Site Overlay

Твердая жидкость

Все о нефти

Твердая жидкость или за что дают Шнобелевские премии

Интересный факт – некоторые вещества, кажущиеся на первый взгляд твердыми, на самом деле, являются жидкостью. Такие вещества принято относить к аморфным веществам (иногда их называют смола, иногда — пек). Одним из таких необычных веществ является битум – очень вязкая нефтяная смола.

Битум – вещество известное с древнейших времен в качестве строительного и отделочного материала – встречается на поверхности земли в виде озер в зонах естественного выхода нефти на земную поверхность. Это вещество представляет собой смесь тяжелых фракций нефти, которые остались после испарения ее легких составляющих, и которые были подвергнуты процессу окисления под влиянием поверхностных факторов.

Если взять кусок битума и стукнуть по нему молотком, он расколется на неровные части. Если положить его на длительное время на ровную поверхность, он растечется как жидкость. В это трудно поверить, особенно когда держишь кусок битума в руках и ощущаешь какой он твердый. Но это факт, который был доказан на реальном опыте Томасом Парнеллом, сотрудником Квинслендского университета (г. Брисбен, Австралия).

Чтобы доказать, что кусок битума, на самом деле, является жидким веществом, Парнелл поместил его в воронку и стал ждать. Прошло без малого восемь лет, прежде чем первая капля коснулась дна сосуда, подставленного под воронку. Эксперимент, начавшийся в 1927 году, продолжается до сих пор. В среднем на формирование одной капли уходит чуть больше девяти лет. Последняя на сегодняшний день девятая капля коснулась восьмой капли в апреле 2014 года.

Эксперимент продолжается и по прогнозам может пройти еще сто лет, прежде чем последняя капля битума вытечет из воронки, установленной Парнеллом в начале XX века.

Гнобель-шнобель и рекорды Гиннеса

Этот знаменитый эксперимент более известен под названием эксперимент с капающим пеком. Пек в данном случае – это название любой возможной жидкости очень высокой вязкости, которая по формальным признакам является твердым веществом. Эксперимент был занесен в книгу рекордов Гинесса как самый длинный проходящий в непрерывном режиме лабораторный эксперимент в мире.

За время эксперимента сменилось три поколения наблюдателей. Основатель эксперимента, профессор Томас Парнелл, умер в 1948 году, передав эстафету по наблюдению за экспериментом Джону Мэйнстону. Текущий «хранитель» эксперимента Эндрю Уайт в настоящее время наблюдает за тем, как девятая капля отделяется от кончика воронки. «Это может произойти довольно быстро, а может занять несколько лет, прежде чем капля оторвется от края воронки», – говорит Уайт.

В октябре 2005 года Джон Мэйнстон и уже покойный к тому времени Томас Парнелл были награждены Шнобелевской премией по физике.

Как известно, Шнобелевская премия является своего рода пародией на Нобелевскую премию. По условиям получения Шнобелевской премии, для ее получения «достижение должно быть, с одной стороны, бестолковым, а с другой – давать пищу для размышлений».

По иронии судьбы оба награжденных умерли, так никогда и не увидев непосредственного падения капли битума. Второй «хранитель» эксперимента, Джон Мэйнстон, наблюдавший за опытом в течение более 50 лет досадно пропустил падение капли три раза. Он опоздал на один день в 1977 году. Ему не хватило пяти минут, чтобы успеть лицезреть это событие в 1988 году. А в 2000 году чтобы наверняка не пропустить это важное событие, напротив колбы с воронкой была установлена веб-камера. Но и это не помогло. В самый ответственный момент Мэйнстон уехал в командировку, а веб-камера отключилась на роковые 20 минут из-за того, что у нее сел аккумулятор.

По результатам этого интересного эксперимента Томас Парнелл доказал, что битум является жидкостью. При этом было подсчитано, что вязкость этой жидкости примерно в 230 миллиардов (!) раз больше, чем вязкость воды.

vseonefti.ru

Исследовательский проект «Твердая жидкость»

Елена Выродова
Исследовательский проект «Твердая жидкость»

Представляю вашему вниманию исследовательский проект «Твердая жидкость«.

Проект готовился к конкурсу «Я-исследователь«. Возраст юных исследователей — 6 лет (подготовительная группа).

Тема проекта:

«ТВЕРДАЯ» ЖИДКОСТЬ

Цель: выяснить, может ли одно и то же, вещество быть одновременно твердым и жидким?

1. Узнать, как можно приготовить «твердую» жидкость.

2. Провести эксперименты, доказывающие, что такие

жидкости существуют.

3. Выяснить, где применяются такие жидкости.

4. Сделать вывод.

Гипотеза: предположим, что в результате нашего эксперимента, мы сможем получить жидкость, обладающую одновременно свойствами жидкого и твердого вещества.

Как сделать «твердую» жидкость своими руками?

Чтобы приготовить «твердую» жидкость мы взяли 300 грамм обыкновенного крахмала и 200 грамм холодной воды. Все это хорошо перемешали. И все, наша жидкость готова! Можно проводить опыты!

В результате смешивания мы получаем нечто типа киселя, обладающего интересными свойствами. Так, если в ёмкость со смесью медленно ввести руку, то результат точно такой же, как если бы мы ввели руку в воду. Смесь будет жидкой, к тому же стекающей.

Также, если лить такую смесь с достаточной высоты, то в верхней части струи она будет течь, как жидкость. А в нижней части, скапливаться комками, как твёрдое вещество.

Если резко ударить ладошкой по этой жидкости, то будет ощущение, будто стучишь по твердой поверхности.

Кроме того, можно засунуть руку в жидкость и резко сжать пальцы. Вы почувствуете, как между пальцами образовалась твёрдая прослойка.

Или ещё один эксперимент — сунуть руку в этот «кисель» и резко попытаться её вытянуть. Ёмкость поднимется вслед за рукой.

Потрясающие впечатления от «твердой» жидкости возникают, если набрать жидкость в ладошки и начать быстро-быстро катать ее — получаются тверденькие колбаски или шарики. Но как только руки разъединяешь, твердость исчезает и жидкость утекает.

Самый интересный эксперимент получился, когда мы налили эту смесь в пакет и положили на колонку от магнитофона. Включили громкую, быструю музыку. Под действием звука, «твердая» жидкость стала превращаться в смешных червячков, которые начинали быстро двигаться- танцевать! Поэтому такую жидкость еще называют «танцующей» жидкостью.

Если же вы капнете разноцветные пищевые красители в массу, то сможете наблюдать окрашивание танцующих «червячков».

Применение «твердых» жидкостей

1. Косметология- производство кремов, тушей, гелей.

2. Кулинария- производство густых соусов, майонезов.

3. Развлечения — ее наливают в бассейн. Все, кто быстро пробегает по этой жидкости, ощущают твердую поверхность. Но, как только человек останавливается, ноги его тонут.

Гипотеза: Предположим, что в результате нашего эксперимента, мы сможем получить жидкость, обладающую одновременно свойствами жидкого и твердого вещества.

Вывод: В результате проведенных опытов мы убедились, что можем приготовить «твердую» жидкость самостоятельно. Эксперимент показал, что наша гипотеза подтвердилась: «твердая» жидкость существует и имеет свойства твердого и жидкого тела одновременно.

Спасибо за внимание)

Групповой исследовательский проект «Безопасность» Введение Сложившаяся в современном мире социальная и экологическая обстановка вызывает беспокойство у людей всей планеты. Особую тревогу.

Исследовательский проект «Чудо-апельсин» Детское экспериментирование является одним из методов обучения и развития естественнонаучных представлений дошкольников. В ходе опытной.

Исследовательский проект «Чудо — пуговка» Исследовательский проект «Чудо – пуговка» Исполнитель: Валющенко Виктория Руководитель: педагог дополнительного образования ТРИЗ – РТВ.

Исследовательский проект «Моя семья — моя радость» Семья – это самое дорогое и родное, Что есть у каждого человека. В. А. Сухомлинский Актуальность проекта Семья – это первый социальный.

Исследовательский проект «Наливное яблочко» Сегодня государством поставлена задача, подготовить совершенно новое поколение: активное, любознательное. И дошкольные учреждения, как первая.

Исследовательский проект «Соль-волшебница» Исследовательский проект «Соль — волшебница». Участники проекта :дети, родители и воспитатели группы «Буратино». Паспорт проекта :информационный.

Исследовательский проект «Животные Арктики» Вид, тип, проекта: краткосрочный, групповой, исследовательский. Цель проекта: знакомство с Арктикой; с особенностями природных условий Арктического.

Познавательно-исследовательский проект «Мотылёк» Форма проекта: групповая Форма работы с детьми: наблюдение и решение проблемных задач. Методические приемы: наблюдения, проблемно – поисковый,.

Детский исследовательский проект по валеологии Экологический исследовательский проект. «Здоровячки» Девиз: Чтобы мы никогда и ничем не болели, Чтоб щеки здоровым румянцем горели,.

www.maam.ru

Конспект познавательного занятия с элементами экспериментирования в подготовительной группе «Существует ли твердая жидкость?»

Людмила Цивилева
Конспект познавательного занятия с элементами экспериментирования в подготовительной группе «Существует ли твердая жидкость?»

Конспект познавательного занятия с элементами экспериментирования в подготовительной группе Предшколы.

по теме: «Существует ли твердая жидкость

Возраст детей: 6 лет.

Интеграция образовательных областей: «Познание», «Коммуникация», «Социализация».

Виды детской деятельности: игровая, познавательная, коммуникативная.

Цель: Создать необходимые условия для знакомства детей с частицами тел – молекулами, с необычными свойствами неньютоновской жидкости.

Задачи: Систематизировать знания детей о свойствах веществ. Стимулировать их самостоятельность и активность. Воспитывать доброжелательные отношения, умение работать в команде, развивать коммуникативные навыки, обогащать словарный запас детей.

Методы и приемы:

Наглядные: видеоролик, рисунки с изображением молекул воды в разных состояниях.

Практические: физминутка, проведение эксперимента с неньютоновской жидкостью.

Предварительная работа: игры с водой, наблюдение за дождем, льдом, снегом, беседы о воде, о состояниях воды, о том, как вода помогает человеку, чтение и рассматривание иллюстраций по теме «Вода».

Словарная работа: обогащать словарь новыми словами ученый физик И. Ньютон, молекула, неньютоновская жидкость, кристаллическая решетка, крахмал, изобретатели, изобретение.

Форма проведения: познавательно — исследовательская деятельность.

Используемые современные технологии: здоровьесберегающие, личностно — ориентированные.

Оборудование для занятия: компьютер, проектор, экран, подключение к интернету; портрет физика И. Ньютона, газета с изображением Пина.

Оборудование для проведения опытов учениками: одноразовые стаканчики, одноразовые тарелки, крахмал, вода, ложечки для размешивания.

Ход занятия:

I. Организационный этап. Мотивация.

— Здравствуйте, ребята! У меня сегодня замечательное настроение и я хочу поделиться им вместе с вами. А как это сделать? Да очень просто, я дарю вам улыбку, и вы улыбнётесь мне в ответ!

Недавно увидела газету с необычной статьей. (демонстрирую газету)

— Кто сможет прочитать, о чем статья?

Один из детей читает вслух: «Пин изобрел твердую жидкость».

— И что же это получается? Разве такое может быть?

II. Этап актуализации имеющихся знаний.

Давайте вспомним, какие состояния могут быть у веществ?

Дети называют состояния: твердое, жидкое, газообразное.

А почему вода может менять свои состояния? Из чего она состоит? (ответы детей).

III. Этап получения новых знаний.

1. Что такое молекула?

— Вода состоит из маленьких частиц, а называются они молекулами. Одну из таких молекул я решила пригласить к нам в гости. (Роль молекулы играет пятиклассница)

— Здравствуйте, дети! Зовут меня Молекула.

Я – самая мелкая частица тела, которую не разглядишь простым глазом. Мы, молекулы, все разные. У нас разный характер и разная форма. Хотите, я познакомлю вас со своими подружками, с разными молекулами? А принесла я вам три коробочки. Что там находится, вы должны отгадать!

Снега первого я ждал,

Бегал, прыгал и играл.

А теперь я пью микстурку,

Потому что съел … (сосульку)

(открывает первую коробку и показывает детям сосульку)

-Что такое лёд? (это вода в твердом состоянии.)

-А как же уживаемся, мы, молекулы в таком кусочке?

(на столах у детей лежат три рисунка с молекулами в разных состояниях воды).

Молекула: Дети, внимательно посмотрите на рисунки, на которых изображено, как уживаются молекулы в разных состояниях воды. Подумайте и решите, какой рисунок подойдет к твердому состоянию воды.

(дети работают в паре, советуются друг с другом, выбирают один из них и высказывают свои суждения.)

(молекула благодарит детей за ответы и озвучивает правильный ответ.)

Молекула: Посмотрите, как здесь молекулы крепко держатся за руки и стоят все точно по порядку! Такой порядок называется кристаллической решеткой. Молекулы льда похожи на солдат – стоят так плечом к плечу, крепко держатся за руки и все такие серьезные и строгие. Каждая молекула на своем месте, никто не толкается, все тихонько покачиваются на месте. Всем очень холодно и резвиться не хочется.

— Настало время открыть вторую коробку.

Мы говорим: она течёт;

Мы говорим: она играет;

Она бежит всегда вперёд,

Но никуда не убегает.

(молекула демонстрирует стакан с водой)

— А какой рисунок подойдет к жидкому состоянию воды?

Видите, здесь молекулы находятся в жидком состоянии.

Едва лишь появятся первые солнечные лучи, сонные молекулы разминаются и прихорашиваются, встречая самое замечательное время года — время путешествий. Согретые лучами солнца молекулы одна за другой отправляются в увлекательные путешествия. Они уже не такие серьезные, как в твердом теле, хотя они такие же дружные, держатся за руки, но не крепко. И все прыгают с места на место, никто не остается в покое!

У нас осталась третья коробка. Подумайте, что может быть спрятано в ней. (Дети могут догадаться о третьем состоянии воды и назвать пар.)

Открывается коробка и приоткрывается крышка термоса с горячей водой! Дети видят пар.

Молекула: Как здесь живут молекулы (дети находят нужную картинку)

Вы видите вокруг много девочек и мальчиков. Они разных форм круглые, вытянутые, угластые, и разных цветов – прозрачные, синие, зеленые и всякие другие. Все они летали, смеялись, толкались и врезались друг в друга и в окружающие предметы. СпрОсите, почему они такие сумасшедшие? Потому что это молекулы газа, они всегда такие веселые, они очень любят летать по воле ветра. Здесь очень жарко, а молекулы, когда нагреются, становятся очень энергичными и могут даже подраться!

Учитель: Что же с ними теперь делать, как их разнять?

Молекула: Их надо отнести в тень, там прохладнее – молекулы остынут и станут спокойными. Это у молекул такое правило – чем выше температура вокруг них, тем быстрее они движутся. Получается, что температура – это как еда для молекул, из нее они берут энергию. (молекула прощается с детьми и уходит)

Физминутка: Детям предлагается поиграть в молекул. При команде «Лед», дети стоят на месте, не шелохнувшись, крепко держась за руки. При команде «Жидкость» дети совершают прыжки с места на место. При команде «Пар» бег на месте.

2. Что такое неньютоновская жидкость?

Вам интересно узнать, что же все-таки за твердую жидкость изобрел Пин? Мне тоже! Я такая любопытная, что не удержалась и позвонила в студию Смешариков. И Нюша раскрыла мне секрет, рассказала рецепт! И вот, смотрите, что у меня получилось.

(демонстрация неньютоновской жидкости.)

Эта жидкость уникальна тем, что по ней можно ходить, бегать и прыгать, оставаясь на поверхности. Свое название она получила от того, что противоречит законам физика Ньютона. Такая жидкость не поглощает предмет, если он находится в движении.

1 опыт: Создание неньютоновской жидкости.

А вы хотите попробовать создать такую же жидкость?

Мы с вами становимся изобретателями — исследователями и начинаем работать в нашей лаборатории.

А кого можно назвать изобретателями? Исследователями?

Дети пробуют смешивать воду с крахмалом, получают неньютоновскую жидкость. (в случае неудачи создания жидкости, учитель может заранее приготовить необходимое количество данной жидкости.)

Учитель демонстрирует поведение неньютоновской жидкости. Скатывает шарик и показывает, как он растекается.

2 опыт: Эксперименты детей с неньютоновской жидкостью.

Затем жидкость предлагается детям для самостоятельных экспериментов. По ощущениям,если медленно водить рукой, то обычное молоко или сгущёнка. Если катать в руках, то просто пластилин. При быстром движении либо сильно густая, либо жёсткая (когда она жидкая, то глянцевая, при движении матовая.)

А сейчас вы увидите самое настоящее волшебство! Хождение по воде!

(детям предлагается посмотреть видеоролик из интернета.)

— Ребята, вам понравилось изобретение? Я всегда считала, что Пин замечательный изобретатель. Чтобы вы хотели изобрести?

А сейчас мы проведем голосование и узнаем, что больше всего вам понравилось на занятии:

1. Рассказ молекулы

2. Создание жидкости

4. Просмотр видеоролика.

(дети прикрепляют картинки жестов под нужной цифрой на доске.)

Структура педагогического совета по теме «Органиация экспериментальной деятельности» Педагогический совет «Организация экспериментальной деятельности при ознакомлении дошкольников с окружающим миром». Повестка дня: 1.

Тематическая неделя «Хочу все знать!» в МАДОУ детский сад №2 Доброго вам времени суток, дорогие коллеги! В нашем детском саду с 04.02.13г. по 08.02 2013 года впервые проходила.

Разработка оборудования для технологических процессов системы твердая фаза – жидкость — парогазовая смесь с учетом коллоидно-физических свойств обрабатываемых материалов Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — Лашков В. А.

На основе классификации материалов по коллоидно-физическим свойствам разработано оборудование для удаления влаги из капиллярно-пористых, коллоидных и коллоидных капиллярно-пористых тел понижением давления парогазовой среды .Based on the classification of materials on the colloidal physical of properties equipment to remove moisture from the capillary-porous colloidal and colloidal capillary-porous bodies by decreasing pressure of vapor-gas medium were designed.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — Лашков В. А.,

Текст научной работы на тему «Разработка оборудования для технологических процессов системы твердая фаза – жидкость — парогазовая смесь с учетом коллоидно-физических свойств обрабатываемых материалов»

РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СИСТЕМЫ ТВЕРДАЯ ФАЗА — ЖИДКОСТЬ — ПАРОГАЗОВАЯ СМЕСЬ С УЧЕТОМ КОЛЛОИДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: капиллярно-пористый материал, коллоидное тело, удаление влаги, понижение давления, парогазовая среда.

На основе классификации материалов по коллоидно-физическим свойствам разработано оборудование для удаления влаги из капиллярно-пористых, коллоидных и коллоидных капиллярно-пористых тел понижением давления парогазовой среды.

Keywords: capillary-porous material, colloidal body, the removal of moisture, decreasing pressure, vapor-gas medium.

Based on the classification of materials on the colloidal physical of properties equipment to remove moisture from the capillary-porous colloidal and colloidal capillary-porous bodies by decreasing pressure of vapor-gas medium were designed.

К процессам в системе твердая фаза — жидкость — парогазовая смесь, протекающим при понижении давления парогазовой среды, относятся сушка материалов и десорбция растворителей из пористых сорбентов [1, 2]

Интенсивность удаления влаги из материала в указанных процессах определяется формой связи влаги с материалом (коллоидно-физическими свойствами). По форме связи влаги с материалом все тела, подвергаемые сушке, делятся на капиллярно-пористые, коллоидные и коллоидные капиллярно-пористые.

Кроме того, твердая фаза может различаться по внешним признакам — иметь определяющий геометрический параметр. По внешним признакам материалы можно разделить на дисперсные, длинномерные и широкоформатные. К длинномерным отнесены изделия, у которых один размер (длина) намного превышает ширину и толщину, а к широкоформатным — изделия, толщина которых намного меньше длины и ширины.

Разработка аппаратов для удаления влаги из капиллярно-пористых материалов

Основным требованием к аппаратурному оформлению процессов удаления влаги из дисперсных материалов является создание идентичных условий в рабочем объеме аппарата [3].

На практике это требование выполняется введением в слой распределительных элементов системы вакуумирования. Объем материала разбивается на ряд слоев небольшой толщины, которые обеспечивают однородность продукта по конечному влагосодержанию.

Обезвоживание материала понижением давления до требуемого конечного влагосодержания можно проводить в осциллирующем режиме. Осциллирующий режим характеризуется чередованием процессов охлаждения материала при понижении давления и его конвективного нагрева при атмосферном давлении.

Периодический подвод тепла к материалу при вакуумном осциллировании осуществляется

конвективным способом в замкнутом цикле теплоносителя, что обеспечивает перераспределение влаги в частицах, предотвращение коркообразования коллоидных материалов и тем самым — интенсификацию процесса удаления растворителя в следующем цикле понижения давления.

Для снижения гидравлического сопротивления между сушильной камерой и системой вакуу-мирования, а также с целью создания одинаковых условий протекания процесса в различных точках дисперсного слоя разработаны конструкции вакуумных установок, в которых конденсатор совмещен с рабочим объемом аппарата сушки.

На рис.1 приведена конструкция устройства вакуумной установки осциллирующей сушки для удаления растворителя из капиллярно-пористых материалов с совмещенным конденсатором [4]. Устройство содержит вертикальную сушильную камеру

Рис. 1 — Принципиальная схема вакуумной установки осциллирующей сушки для удаления растворителя из капиллярно-пористых материалов

1, конденсатор 2, отделенный от камеры перфорированной перегородкой 3 и снабженный в нижней

части сборником конденсата 4, и узел 5 нагрева материала в виде замкнутого циркуляционного контура. Участок контура, размещенный внутри камеры 1, выполнен в виде центральной перфорированной трубы 6 и системы перфорированных каналов 7, равномерно размещенных по объему высушиваемого материала. Сушильная камера 1 соединена с конденсатором 2 при помощи барботажных трубок 8, нижний торец которых введен в сборник 4 конденсата с образованием гидрозатворов.

Устройство также содержит рукавный фильтр 10, холодильный агрегат 11, узлы загрузки 12 и выгрузки 13, штуцер 14 для подключения к вакуумной системе, баллон 15 с инертным газом, калорифер 16 и газодувку 17.

Устройство работает следующим образом. Влажный материал загружают в сушильную камеру 1 через узел загрузки 12, после чего камеру 1 герметизируют, включают холодильный агрегат 11 и подключают сушильную камеру к вакуумной системе. Испарившаяся из материала влага через систему перфорированных каналов 7 и барботажные трубки 8 подается под слой жидкости (залитой перед началом работы в сборник 4 конденсата) и, барботируя через нее, конденсируется, а неконденсирующиеся газы через штуцер 14 удаляются из системы. После создания в сушильной камере 1 требуемого остаточного давления процесс вакуумирования прекращают, систему заполняют инертным газом из баллона 15, повышая давление до атмосферного, включают в работу газодувку 17. Нагретый в калорифере 16 газообразный теплоноситель, проходя через слой материала, повышает его температуру. По достижении высушиваемым материалом заданной температуры нагрев прекращают и сушильную камеру снова подключают к вакуумной системе.

Разработка аппаратов для удаления влаги из коллоидных материалов

На рис.2 представлена принципиальная схема вакуумной установки осциллирующей сушки с совмещенной конденсатором для удаления влаги из материалов коллоидного типа [5], обладающих большим внутридиффузионным сопротивлением.

Сушилка содержит вертикальный корпус 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 узлами, внутри которого размещены нагревательные элементы 4 и 5. Элементы выполнены в виде системы перфорированных труб, подключенных к коллекторам подвода 6 и отвода 7 теплоносителя. В корпус 1 введены па-роотводящие ячейки 11, внутри которых установлены трубки Фильда 12. Нагревательные элементы 4 сообщены с коллектором 6 подвода, а элементы 5 -с коллектором 7 отвода теплоносителя. Сушилка имеет полость 13 для сбора конденсата, снабженную штуцерами 14 и 15, а также полости подвода 17 и отвода 18 хладагента со штуцерами 19 и 20. В трубную решетку 21 полости 17 подвода хладагента вмонтирована внешняя труба 22 свечи Фильда 12, а в трубную решетку 23 полости 18 отвода хладагента — внутренняя труба 24.

Вакуумная сушилка работает следующим

Рис. 2 — Принципиальная схема вакуумной установки осциллирующей сушки для удаления растворителя из материалов коллоидного типа

образом. Влажный материал загружается через загрузочный узел 2 в рабочий объем сушилки, которую затем герметизируют. Через штуцер 25 в коллектор 6 подают теплоноситель (газообразный греющий агент), который через нагревательные элементы 4 подается в слой дисперсного материала и равномерно нагревает его. После получения заданной температуры материала нагрев прекращают и начинают процесс вакуумирования. Пары влаги, испарившейся из нагретого материала, конденсируются на наружной поверхности трубы 22, а жидкость стекает в полость 13. Неконденсирующийся газ откачивается вакуум-насосом через штуцер 15. После достижения в сушилке остаточного давления, ниже которого вести процесс нецелесообразно ввиду резкого возрастания энергетических затрат на дальнейшее вакуумирование, процесс прерывают и производят нагрев материала, затем вновь вакууми-руют сушилку.

В вакуумных установках осциллирующей сушки чередование нагрева и вакуумирования осуществляют до тех пор, пока конечное влагосодер-жание материала не достигнет требуемой величины.

Разработка аппаратов для удаления влаги из коллоидных капиллярно-пористых материалов

Пиломатериалы, относящиеся к группе длинномерных коллоидных капиллярно-пористых материалов, высушивают в штабелях вакуумным способом. При разработке аппаратурного оформле-

ния процесса удаления влаги из древесины необходимо предусмотреть, чтобы все пиломатериалы находились в идентичных условиях, то есть испытывали одинаковое внешнее давление, противодействующее внутренним напряжениям, которые приводят к короблению древесины.

На рис.3 представлена принципиальная схема установки сушки длинномерных материалов [6]. Установка содержит герметичный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, камеру сушки 3, калориферы 4, вентилятор 5, вакуум-насос 6, тележку 15 со штабелем пиломатериалов 16. Камера сушки 3 образована боковыми 7 и верхней 8 перегород-

Рис. 3 — Принципиальная схема вакуумной установки осциллирующей сушки длинномерных материалов

ками, установленными в корпусе 1 с зазорами. Боковые перегородки 7 выполнены перфорированными с переменным размером отверстий, а верхняя — с возможностью вертикального перемещения. В зазоре 11, образованном перегородкой 8 и корпусом 1, помещена герметичная емкость 12, выполненная из эластичного материала.

Установка работает следующим образом. Штабель пиломатериалов 16 на тележке 15 помещают в камеру сушки 3, после чего корпус 1 герметизируют при помощи крышки 2. Включают вакуум-насос 6, сообщенный через патрубок 13 с герметичным корпусом 1, и понижают давление. За счет разности давлений во внутреннем пространстве корпуса 1 и герметичной емкости 12 последняя расширяется, перемещая верхнюю перегородку 8 по направлению к штабелю 16, и сдавливает верхний ряд досок. Давление, оказываемое перегородкой 8 на верхний ряд досок, позволяет сохранить первоначальную форму пиломатериалов при сушке. В процессе вакуумирования корпуса 1 аккумулированная тепловая энергия древесины расходуется на испарение влаги. По мере удаления влаги материал

Для увеличения скорости сушки понижением давления корпус 1 разгерметизируют краном 14 (при выравнивании давления в момент разгерметизации пружины 10 возвращают верхнюю перегородку 8 в исходное положение) и включают вентилятор 5. Воздух, проходя через калориферы 4, нагревается и проступает в камеру сушки 3. Благодаря переменному размеру перфорации боковых перегородок 7 создается равномерный ввод и отвод теплоносителя по длине камеры сушки 3, что при его движении в зазорах, образованных прокладками, поперек штабеля 16 обеспечивает идентичные условия для всех досок в процессе нагрева. Нагрев пиломатериалов осуществляется в замкнутом объеме смесью воздуха с парами испарившейся жидкости, сопровождается увлажнением поверхности досок и перераспределением влагосодержания по сечению. Нагрев прекращают при достижении заданной температуры поверхности пиломатериалов.

После процесса нагрева краном 14 герметизируют корпус 1 и вновь проводят процесс вакуу-мирования.

Режим вакуумного осциллирования обеспечивает равномерное распределение влагосодержа-ния по толщине пиломатериалов в процессе сушки и исключает развитие объемно-напряженного состояния древесины сверх предельно допустимой величины.

Наиболее рациональной конструкцией аппарата для удаления влаги из широкоформатных материалов является вакуумная сушилка с кондуктив-ным подводом тепла.

На рис.4 представлена вакуумная установка для сушки войлочных полостей батарейного типа [7]. Установка содержит рабочую камеру 1 с греющими поверхностями 2, сообщенными с теплооб-менным устройством 3 и соединенными через гибкую связь 4 с корпусом 5. По центру рабочей камеры 1 установлен коллектор 6 с перфорированными плоскими поверхностями 7. Рабочая камера 1 снабжена крышкой 8, на которой закреплены гибкие тяги 9, удерживающие войлочные полости 10 в вертикальном положении. Теплообменное устройство 3 через патрубки ввода 11 теплоносителя связано с источником нагрева. Рабочая камера 1 через штуцер 15 и трехходовой кран соединена с линией вакууми-рования.

Установка работает следующим образом. Войлочные полости 10, поступающие со стадии отжима, закрепляют на свободных концах гибких тяг 9 и вводят в рабочую камеру 1, которую затем закрывают крышкой 8. Открывают вентиль 13 на линии подачи пара в теплообменное устройство 3 и соединяют рабочую камеру 1 при помощи трехходового крана с линией вакуумирования. За счет разности давлений в теплообменном устройстве 3 и рабочей камере 1 осуществляется прижатие войлочных полостей 10 греющими поверхностями 2 к перфорированным поверхностям 7 коллектора 6. В результате деформации полостей 10 обеспечивается равномерное уплотнение войлока, сокращение объема пор, занятого воздухом, и увеличение эффективного ко-

При взаимодействии влажного материала с

Рис. 4 — Принципиальная схема вакуумной установки для сушки широкоформатных материалов

греющими поверхностями 2 и понижении давления в рабочей камере 1 жидкость испаряется. Образую-

щиеся пары отводятся через коллектор 6, штуцер 15 в конденсатор. По окончании процесса трехходовым краном перекрывают линию вакуумирования и сообщают внутренний объем рабочей камеры 1 с атмосферой. Открывают крышку 8 и извлекают высушенные до заданного влагосодержания полости 10.

Регулируя степень сжатия широкоформатного материала, можно получать войлок различной плотности.

1. В.А.Лашков, С.Г.Кондрашева, Д.А.Хамидуллина Вестн. Казан. технол. ун-та, 14, 16, 122-129 (2011).

2. В.А.Лашков, С.Г.Кондрашева, Вестн. Казан. технол. ун-та, 14, 16, 210-215 (2011).

3. В.А.Лашков, С.Г.Кондрашева, Д.А.Казанцева, Вестн. Казан. технол. ун-та, 14, 8, 135-143 (2011).

cyberleninka.ru

Свойства неньютоновских жидкостей

Здравствуйте!

Позвольте представить юного эксперта Стаса. Он очень любит экспериментировать, познавать все новое в своей домашней лаборатории.

Сегодня специально для читателей Занимательной науки он поведает о свойствах неньютоновских жидкостей. Прошу любить и жаловать. Слово Стасу.

Свойства неньютоновских жидкостей

Жидкость в окружающем нас мире встречается повсеместно. Свойства жидкостей знакомы каждому и любой человек, взаимодействующий с ними, в той или иной степени может предугадать, как поведет себя какая-либо жидкость в конкретной ситуации.

Жидкости, свойства которых мы привыкли наблюдать в ежедневном использовании, подчиняются закону Ньютона, называются ньютоновскими.

Ньютоновская жидкость, вязкая жидкость, жидкость, подчиняющаяся при своём течении закону вязкого трения Ньютона.

Еще в конце XVII века великий физик Ньютон обратил внимание, что грести веслами быстро гораздо тяжелее нежели, если делать это медленно. И тогда он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействием, но даже и звуковыми волнами. Чем сильнее воздействие на обычную жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшении скорости тока жидкости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.

К изучению этой интересной темы меня подвело посещение научно-популярной выставки «Прикоснись к науке», где один из экспериментов был посвящен неньютоновским жидкостям. Эксперимент произвел на меня большое впечатление и мне захотелось побольше узнать об удивительных свойствах жидкостей, противоречащих законам физики.

В домашних условиях мне удалось не только повторить увиденное, но и подробнее изучить данное явление, проводить много дополнительных экспериментов и придумать свои способы применения данной жидкости.

Один из опытов проведенных мной – опыт с крахмальной водой.

Твёрдая жидкость.

Я взял равные части крахмала и воды, перемешал до однородного вязкого состояния. После этого получил смесь, похожую на сметану.

Но отличие этой смеси от обычной жидкости в том, что она, может быть одновременно и твердой и жидкой. При плавном воздействии – смесь жидкая, а если взять ее в руку и с силой сдавить – из нее можно слепить комок, «снежок», который тут же «растает».

Вывод: Если на эту жидкость с силой воздействовать,то она приобретает свойства твердого вещества.

По этой жидкости можно даже бегать, но если замедлить действие, то человек сразу же погружается в жидкость.

Свойства этой жидкости в скором времени планируют использовать для временного ремонта дорожных ям.

Что же происходит с неньютоновскими жидкостями?

Частицы крахмала набухают в воде и формируются контакты в виде хаотически сплетенных молекул.

Эти прочные связи называются зацеплениями. При резком воздействии прочные связи не дают молекулам сдвинуться с места, и система реагирует на внешнее воздействие, как упругая пружина. При медленном воздействии зацепления успевают растянуться и распутаться. Сетка рвется и молекулы расходятся.

Юные ученые, дорогие родители, уважаемые бабушки и дедушки. Сегодня Стас показал и рассказал вам о необычной жидкости, которая имеет поразительные свойства и может называться “твердая жидкость”. Вам понравилось? Тогда переходите в раздел “Эксперименты”. Там вы найдете опыты, фокусы и эксперименты по душе. Те, которые можно сделать дома и удивить всех. А для вас и ваших деток у нас открыт новый раздел “ПочеМук”. В нём мы отвечаем на самые интересные коварные и каверзные научные вопросы — пишите нам.

Очень жду комментарии и фото экспериментов!

Ваш Стас

Забегайте в мою ЛабораториЮ !

naukaveselo.ru