Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред

Лескова, Светлана Сергеевна

Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Лескова, Светлана Сергеевна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Барнаул МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред»

Автореферат диссертации на тему "Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред"

На правах рунрписи /ГА ¿Г

ЛЕСКОВА Светлана Сергеевна

ДИАГНОСТИКА СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ НА ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕД.

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена в Алтайском государственном медицинском университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Волков Валерий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Шайдук Александр Михайлович

Ведущая организация:

Алтайский государственный технический университет

Защита состоится 30 июня 2006г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.005.03 в Алтайском государственном университете по адресу: 656049, г. Барнаул-49, пр. Ленина, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан «23МОЛ» 2006 г.

кандидат физико-математических наук, доцент Певин Николай Максимович.

Ученый секретарь диссертационного совета

РудерД.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы:

Знание поверхностных свойств жидкостей необходимо во многих отраслях промышленности: в химической технологии, в нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, в хроматографии и фармакологии при приготовлении различных лекарств.

Долгое время считалось, что в ньютоновской жидкости отсутствует напряжение начального сдвига. Только в последнее время появились работы, в которых упоминалось о существовании напряжения начального сдвига у всех жидкостей, включая ньютоновские. Наличие начального напряжения сдвига и прилипание жидкости к твердым стенкам существенно отличают реальную жидкость от идеальной. Некоторые жидкости, особенно важные в практическом отношении, например вода, глицерин и масло, во многих случаях можно считать ньютоновскими жидкостями. Начальное напряжение сдвига в них, в общем, и целом остается малым, и сказывается лишь на начальном этапе движения жидкости.

В соответствиии с представлениями Ребиндера, все жидкости по форме зависимости их вязкости от напряжения сдвига могут быть разделены на истинно вязкие и структурированные. Для истинно вязких или ньютоновских жидкостей характерно постоянство вязкости при всех значениях напряжений. У структурированных неньютоновских жидкостей имеются две области напряжений с постоянными значениями вязкости. В одной из них, где структура практически не разрушена, вязкость имеет наибольшее значение; в другой, где структура разрушена полностью, вязкость имеет наименьшее значение. В промежуточной области вязкость плавно меняется от максимальной до минимальной величины. Вода долгое время относилась к ньютоновским жидкостям. Только в результате использования фильтрационных вискозиметров с малым размером капилляров было обнаружено неподчинение воды закону Ньютона при малых значениях напряжения сдвига. -

В настоящей работе проводятся исследования начальных напряжений сдвига, коэффициента поверхностного натяжения и вязкого трения для различных жидкостей. Данные исследования актуальны в различных областях науки, особенно при изучении поверхностных свойств мембран клеток, соприкасающихся с кровью, лимфой; при исследовании пористых структур, а также при изучении свойств структурированных жидкостей на основе нефти.

Цель работы.

Основной целью работы являлось разработка экспериментальных методик для изучения свойств жидкости на границах раздела. Для достижения этой цели требовалось разработать экспериментальные установки для определения напряжения начального сдвига, коэффициента поверхностного натяжения, вязкости и исследовать с их помощью некоторые специфические жидкости, такие как кровь, анилин, масло рапс, трансформаторное масло. При этом ставились следующие задачи:

1. Разработка методов измерения напряжения начального сдвига и изготовление соответствующего экспериментального стенда.

2. Разработка методов измерения поверхностного натяжения и изготовление соответствующих экспериментальных установок.

3. Усовершенствование метода измерения вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

4. Теоретическая оценка поверхностного натяжения жидкости.

5. Экспериментальная оценка размера щели в датчике статического давления, на основе измерения капиллярного смачивания.

Практическая значимость

1. Разработан новый метод и изготовлен экспериментальный стенд, позволяющий измерить начальное напряжение сдвига жидкости.

2. Разработана и апробирована новая экспериментальная установка для измерения поверхностного натяжения жидкостей на границе раздела гетерогенных сред.

3. Предложена усовершенствованная методика измерения относительной вязкости крови с помощью вискозиметра Гесса.

4. Изготовлен и проверен новый датчик статического давления в потоках неизвестной направленности.

Научная новизна работы

1. Впервые прямыми измерениями получены численные значения касательного напряжения сдвига у воды, спирта, глицерина.

2. Уточнена формула Лапласа для высоты капиллярного поднятия жидкости с учетом силы трения.

3. Предложена модель для теоретической оценки величины коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

4. Впервые выявлено влияние трения жидкой пленки на измеренные значения относительной вязкости в двухтрубчатых вискозиметрах.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 научных,. ■ научно-технических и научно-практических конференциях, а именно:

1. Шестой международной научно-практической конференции «Здоровье и образование XXI веке». (г.Москва, 8-10 декабря ^2005г.)

2. Дальневосточной региональной конференции с всероссийским участием «Медицинская физика и новейшие медицинские техно' логии». (г. Владивосток, 30-31 мая 2005 г.).

3. Всероссийской конференции «Теория и приложения задач со свободными границами», (г. Барнаул, 2002г.).

4. VII Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», (г. Новосибирск, апрель 2002г.). - '

5. Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых. (Екатеринбург-Красноярск, 2003 г.).

6. III Сибирской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Физика, радиофизика - Новое поколение в науке», (г. Барнаул, 2002г.).

7. Пятой городской научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь — Барнаулу» (г.Барнаул, 20-21 ноября 2003 г.).,

Публикации

По результатам диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Она изложена на 147 страницах, включая 23 рисунка, список литературы из 107 названий.

Основные положения, представляемые к защите.

1. Новый метод измерения касательного напряжения сдвига.

2. Новый метод измерения поверхностного натяжения жидкостей.

3. Усовершенствованный метод измерения относительной вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

4. Экспериментальный стенд, включающий установки по измерению поверхностного • натяжения и напряжения начального сдвига.

5. Теоретическая оценка величины поверхностного натяжения, описанного потенциалом Леннарда-Джонса с,учетом парного взаимодействия молекул.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, обсуждаются цели и задачи работы, а также основные защищаемые положения.

В первой главе содержится литературный обзор по экспериментальным и теоретическим исследованиям поверхностных свойств жидкостей на границах раздела гетерогенных сред. Исследованию поверхностных свойств жидкостей посвящено большое количество работ, в которых описывается контактные и бесконтактные методы экспериментального исследования поверхностного натяжения, напряжения начального сдвига и вязкости. Из приведенных работ можно заметить, что все эти методы основаны на экспериментальном исследовании жидкостей при их движении, что приводит к необходимости учета сил трения и поведения жидкости под действием этих сил. Так наиболее известный способ связан с возбуждением жидкости с помощью пьезо-элемента. Как известно при колебании жидкости образуются сложные течения, и на поверхностных свойствах жидкости сказывается влияние вязкости. Таким образом, обзор измерительных устройств поверхностного натяжения и напряжения начального сдвига показал, что до настоящего времени нет подходящей разработки, которая бы позволила просто, а главное быстро определять поверхностное натяжении, а также измерить напряжение начального сдвига неньютоновской жидкости в статике, на границе с различными поверхностями.

Обзор измерительных устройств давления показал, что в потоках неизвестной направленности, например в зернистых средах, известными устройствами невозможно выделить и достоверно измерить статическую составляющую давления, которая позволила выявить поле давлений внутри хаотично упакованного зернистого слоя.

Вторая глава посвящена теоретическим оценкам коэффициента поверхностного натяжения и вязкости жидкости.

Оценка коэффициента поверхностного натяжения с использованием потенциала Леннарда-Джонса для воды, приведена в ряде работ. Но полученная теоретическая оценка значения поверхностного натяжения отличается в 5 и более раз от табличного значения.

Уточнение этой оценки заключается в использовании известного экспериментального факта, что концентрация молекул при прибли-

жении к поверхностному слою имеет минимум на границе раздела. Чтобы определить концентрацию молекул в поверхностном слое воспользовались предположением, что молекулы в жидкости распределяются по закону Больцмана

= 8л0ж/ ехр

1 +

г2

кТ

(1)

где — концентрация молекул в поверхностном слое, й — диметр молекул, п0 - концентрация молекул внутри жидкости.

Суммарная энергия взаимодействия выделенной нами молекулы с выбранным пространством будет описываться интегралом:

IV = 8П07К12 ^и(г)(1М{2) = -ОЛ41лс1гщЕ0 .

(2)

Далее используя выражение (2) получим окончательную формулу для оценки коэффициента поверхностного натяжения в следующем виде:

¡V

с = -*-г = 0.147 яг/и0£0' а

(3)

Эта оценка для воды приводит к численному значению коэффициента поверхностного натяжения - 0=0.080 Н/м, что всего лишь на 8% отличается от табличного значения.

Здесь же был приведен вывод формулы Лапласа из сохранения объема приподнятой жидкости . у плоской стенки. Объем жидкости, удерживаемый единицей длины цилиндрического мениска, для одной пластинки равен:

5ш<?;

, 2а „

где а2 = — - величина капиллярной константы.

Р8

Учитывая, что каждая стенка плоского капилляра дает независимый вклад в объем капиллярной щели, получили формулу Лапласа для плоского капилляра (5):

h = ———cosd> (5)

Pgr

Отсюда можно сделать вывод, что классическую формулу Лапласа для высоты поднятия жидкости в капиллярах можно получить еще одним независимым способом.

В этой же главе была получена формула зависимости вязкости от плотности. Данная формула характеризует не только жидкости, но и газы. Для вывода формулы воспользовались дырочной теорией диффузии. Согласно этой теории, перемещение рассматриваемой частицы из исходного положения равновесия в соседнее положение имеет не активный, а пассивный характер, т.е. обусловливается не случайным увеличением кинетической энергии рассматриваемой частицы при неизменном расположении окружающих, а случайным раздвиганием последних, т.е. образованием в непосредственной близости к данной частице микрополости (дырки), в которую она может перейти практически без всякой энергии активации, после чего «дырка», оставленная ею на прежнем месте, захлопывается. С этой точки зрения, энергию активации W для диффузии данной частицы следует трактовать как энергию, необходимую для возникновения в содержащей ее жидкости микрополости некоторых минимальных размеров, куда эта частица могла бы поместиться. Полученное соотношение совпадает по смыслу с известными эмпирическими зависимостями для определения вязкости.

Третья глава посвящена описанию методик и экспериментальных установок для исследования поверхностных свойств жидкостей, таких как напряжение начального сдвига, поверхностное натяжение и вязкость. Приведены экспериментальные данные по описанным методикам измерения.

Методы для измерения напряжения начального сдвига

Для определения напряжения начального сдвига была создана установка (рис. 1 а), состоящая из: резервуара для жидкости - 1; подвижной пластинки (стекло, металл; размер 10x10 см., 5x5 см и толщиной 0,3 см.) — 2; растяжимого подвеса— 3, закрепленного в центре тяжести О пластины 2; наклонного микроманометра (ЛТА — 4) — 4; стеклянной трубки - 5 с поршнем - 6; сигнальной системы - 7, регистрирующей начало движения.

? V

i - |v 'с

t * о' -А= \_6 2

а) б)

рис. 1. Схема установки для измерения модуля сдвиговой упругости в жидкостях (внешняя задача): а) общий вид установки; б) поршень в увеличенном масштабе

Метод исследования состоял в следующем: в резервуар с жидкостью полностью погружалась металлическая или стеклянная пластинка. Действуя поршнем на пластинку, мы фиксировали начало ее смещения в горизонтальном направлении. Поршень приходил в движение за счет изменения количества жидкости в трубке микроманометра, при этом фиксировалась длина заполнения жидкостью трубки микроманометра при начале сдвига пластины. Момент сдвига пластины регистрировался с помощью сигнальной системы, основанной на замыкании электрического контакта, возникающего при смещении пластины. Так как пластинка закреплялась в центре тяжести, то влияние на смещение пластинки моментов внешних сил пренебрегалось.

Значение напряжения начального сдвига рассчитывалось по формуле:

F pgS (А - /г0} sin а

-■ (6)

2 /

где S — площадь поперечного сечения поршня (радиус поршня г — 2 мм), / — линейный размер квадратной пластинки, р — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, sin а — угол наклона микроманометра, h, h0, —длины столбиков жидкости в стеклянной трубке наклонного микроманометра, при которых начинается движение пластины в жидкости и в воздухе соответственно. Значение напряжения начального сдвига для стеклянных и металлических пластин совпадали в пределах ошибки измерения. Среднее значение для воды составит т0 = 0,009 ± 0,001 Н/м2,

Для исследования начала движения жидкости внутри капилляра были проведены эксперименты, в которых выяснялось влияние радиуса капилляра и его длины на напряжение начального сдвига. Метод измерения заключался в следующем: капилляр с исследуемой жидко-

стью погружался открытыми концами в сосуды, как показано на рис.2. Один из сосудов (рис.2 сосуд 1) устанавливался на чашку, технических весов, а другой (рис.2 сосуд 2) на подставку. В сосуд 2 из капельницы доливали жидкость до высоты, И, при которой начиналось движение жидкости в трубке, и по сдвигу стрелки весов фиксировали начало этого движения.

ЖВесыЖИ

рис.2 Схема установки для измерения напряжения

начального сдвига жидкости в капилляре

Модуль сдвиговой упругости рассчитывали по формуле:

т - %тг

~ 2 ' ™

где g - ускорение свободного падения, ш - масса добавленной жидкости, Ь - длинна сообщающегося сосуда, И. - радиус сосуда 2, г — радиус сообщающегося сосуда.

Для полиэтиленовых трубочек различного диаметра 0,0008 -0,007 м, напряжение начального сдвига получилось одинаково для всех диаметров трубочек, в пределах ошибки измерения и составил для воды т = 0,003±0,001 Н/м2.

Сравнивая стеклянную пластину и капилляры из кварцевого стекла, можно увидеть существенное отличие (для пластины — т0=(О,ОО9±О,ОО1) Н/м2, для капилляра - т0=(0,003±0,0005) Н/м2. Возможно, это отличие связано с материалом поверхности. Кварцевое стекло инертно по отношению к жидкости, т.к. поверхность кварцевого стекла содержит меньше полярных групп, и его используют при проведении стерильных медицинских операций. Катетерные трубки, используемые при проведении операций на сердце, также выполнены из инертного материала, обладающего малой адгезией.

Исследования коэффициента поверхностного натяжения, в особенности гистерезиса смачивания, были проведены как на плоских капиллярах, так и на цилиндрических капиллярах разного диаметра.

. .... Опишем исследования гистерезиса смачивания на плоских и . цилиндрических капиллярах, основанные на. изменении краевого угла при изменении уровня жидкости в капилляре. Установка, с помощью : крторой проводили эксперименты на капиллярах, приведена на рис. 3. Она представляет собой стеклянный сосуд, в который помещается капилляр. Капилляры крепились к стойке с возможностью перемещения микровинтом с точностью 0,5 мм.

а б в

Рис.3 Схема эксперимента, проводимого с прямоугольными и цилиндрическими капиллярами: а) равновесное состояние; б) опускание пластинки; в) максимальное поднятие пластинки.

Было проведено 3 серии экспериментов, в которых фиксировалось равновесное поднятие жидкости (рис. За), максимальное опускание жидкости в капилляре (рис. 36) и максимальное поднятие жидкости в капилляре (рис. Зв).

Следует отметить, что состояние жидкости при максимальном опускании в плоских и цилиндрических капиллярах отличалось. Так в плоском капилляре состояние с максимальным опусканием было неустойчивым, т.е. после достижения минимальной высоты жидкость скачком возвращалась в равновесное состояние. В цилиндрическом капилляре подобное состояние было устойчивым. При этом максимальное поднятие жидкости было устойчивым как для плоского капилляра, так и для цилиндрического капилляра. Подобное поведение жидкости обусловлено влиянием стенок цилиндрического капилляра. Присутствие всего двух ограничивающих стенок в плоском капилляре связано с потерей устойчивости жидкости также как это происходит при возникновении турбулентности при плоских и цилиндрических течениях.

По полученным данным для плоских капилляров были построены графики зависимости высоты поднятия (7,0) от расстояния между

пластинами (ф, приведенные на рисунках 4а и 46. Из этих графиков видно, что высота поднятия уменьшается обратно, пропорционально расстоянию между пластинами и описывается .уравнением у = 4,3/х (мм)'(рис.4 а) — для равновесного состояния и уравнением у = 8,4/х (мм) (рис. 4 б) - для высоты максимального поднятия. Следует отметить, что для максимального поднятия (рис. 4 б) все экспериментальные точки совпадают с аппроксимирующей кривой в пределах ошибки эксперимента (6%), а для равновесного состояния (рис.4 а) такое совпадение не наблюдается, случайная ошибка достигала 20%. Это можно объяснить тем, что равновесное поднятие является случайной величиной, зависящей от начальных условий и гистерезиса смачивания.

45 40

35 30 I И

15 - —

10 - — 5 ч — 0"Т"Т

0 0.2 0.4 0,6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2-2 2.4 о 0.2 0.4 0.8 0.В 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4

ун а, мм ■

а) б)

Рис. 4. График зависимости высоты поднятия дистиллированной воды от расстояния между пластинами (ф. а) Равновесное состояние, б) Максимальное поднятие

В отличие от плоского капилляра, на цилиндрических капиллярах при максимальном поднятии произведение радиуса капилляра на высоту поднятия не является величиной постоянной, что видно из таблицы 1. Возможно, это связано с тем, что в экспериментах использовались капилляры, изготовленные из стекла разной марки.

Коэффициент поверхностного натяжения, рассчитанный по формуле Лапласа на основе экспериментальных данных для плоского и цилиндрического капилляров почти на 50% отличается от истинного значения. Такое несовпадение объясняется существенным влиянием

силы трения. Кроме экспериментов с дистиллированной водой были проведены эксперименты на спирте, глицерине и масле рапс.

Таблица 1

Жидкость Равновесное поднятие Максимальное поднятие

г, мм х0*г г0*г/со5Й г0*г г0*г/сс«6

Дистиллированная вода 0,3 3,54 5,97 7,83 8,38

0,35 5,71 8,07 7,35 7,43

0,45 5 6,38 6,08 6,09

0,6 6,54 8,43 9,6 9,77

Спирт 96% 0,3 4,89 6,07 4,95 5,12

0,35 4,69 6,75 4,79 5,32

0,45 5,09 7,46 5,22 5,9

0,6 4,5 7,26 4,86 6,08

глицерин 0,3 3,6 4,8 6,06 6,49

0,35 3,26 4,1 4,76 4,87

0,45 4,23 4,95 5,22 5,29

0,6 3,36 4,04 4,38 5,13

Масло рапс 0,3 8,31 12,76 9 9,44

0,35 3,82 4,3 4,76 4,77

0,45 3,51 4,1 5,09 5,18

0,6 3,84 4,44 4,98 5,04

В этой же главе была проведена оценка коэффициента поверхностного натяжения и жесткости жидкой пленки с использованием не смачиваемой поверхности. Установка представляла собой прямоугольную кювету с плоским слоем шириной с1 (рис. 5). В качестве несмачи-ваемого материала был взят бюгельный воск. Кювета с плоским слоем заполнялась исследуемой жидкостью. Разность высот (И/) поднятия жидкости в плоском слое и в кювете фиксировалась, а также фиксировались параметры мениска и ¿о. Затем жидкость в кювету доливали до тех пор, пока мениск в несмачиваемом капилляре не становился горизонтальным. Разность высот (И2) поднятия жидкости в плоском слое и в кювете фиксировалась. Зная разность высот А/, можно оценить величину коэффициента поверхностного натяжения жидкости, а также средний коэффициент жесткости. Эксперименты проводились с различной шириной плоского слоя: 0,5 — 2 мм.

Рис.5 Форма мениска жидкости в плоском слое (2) и уровень жидкости в кювете (1). Коэффициент поверхностного натяжения оценивался по формуле:

где / — длина плоского слоя, Л/ - разность высот поднятия жидкости в плоском слое и в кювете (рис.7, а), И2 — разность высот поднятия жидкости в плоском слое и в кювете (рис.7, б).

Рассчитанное значение коэффициента поверхностного натяжения по формуле (6) для всех измерений не совпадает с табличным и составляет (0,065±0,008) Н/м, и это нельзя отнести к ошибкам измерения. Как уже отмечалось и в этом эксперименте, наряду с поверхностным натяжением присутствует влияние силы трения, появляющееся при гистерезисе смачивания.

По полученным экспериментальным данным также можно оценить средний коэффициент жесткости к жидкой пленки и соответствующий модуль Юнга.

5 _ - _ -1 - площадь свободной поверхности, жидкости с ме-

' ' 2 и " у

ниском, й - ширина плоского слоя, / - длина плоского слоя, = ¿11-площадь свободной поверхности жидкости без мениска, х-величина деформации мениска, равная 2о).

- Вычисленное значение модуля упругости для разных диаметров капилляра получается равным (0,Ю1±0,005) 1010 Па. С другой стороны табличный модуль объемной упругости воды составляет £~0,б8-1010 Па (при давлении Р=1атм и температуре 1^-25°С). Таким образом, значение модуля упругости жидкой пленки в 7 раз меньше табличной величины модуля объемной упругости воды.

В этой главе наряду с поверхностным натяжением и напряжением начального сдвига была проведена серия экспериментов с целью уточнения метода измерения вязкости на основе вискозиметра Гесса, с учетом влияния трения менисков исследуемых жидкостей. Для этого капилляр перед исследуемой жидкостью заполнялся небольшим количеством дистиллированной воды, чтобы создать одинаковые условия течения жидкостей по капиллярам с одинаковыми менисками, а затем наливалась исследуемая жидкость. Эксперименты проводились с несколькими жидкостями. Средние значения экспериментов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

(условия эксперимента: t — 22,8°С; влажность ~ 73%)_

жидкость Относительная вязкость, Па-с. Отличие,%

Без мениска С мениском

Анилин 2,8 ± 0,4 3,4 ± 0,52 17,6

Кровь (2А) 3,8 ± 0,2 4,2 ± 0,7 9,5

Кровь(1 А) 4,7 ± 0,2 5,1 ±0,1 7,8

Следует отметить тот факт, что во всех экспериментах изменение мениска исследуемой жидкости увеличивало значение вязкости. Таким образом, стандартное измерение вязкости с помощью вискозиметра Гесса могло приводить к ошибке, достигающей 20%.

Четвертая глава содержит экспериментальную оценку высоты застойной зоны на основании капиллярного поднятия, а также описание датчика статического давления.

В экспериментах по переносу тепла и массы в зернистых средах одной из важных задач является определение доли поверхности зерна недоступной для тепломассопереноса. Эти места недоступные для теп-ломассопереноса образуются вблизи точек контакта элементов зернистого слоя. Чем больше площадь непродуваемой части зерен, тем менее эффективно работают аппараты тепломассообмена с использованием зернистых слоев. '

С другой стороны не менее актуальной задачей является измерение статической составляющей давления в зернистом слое. Поэтому является весьма заманчивым использование застойных зон, образующихся в местах контакта зернистого слоя, для измерения статической составляющей давления в потоках неизвестной направленности.

Так как непротекание жидкости в местах контакта зернистого слоя связано с силами адгезии жидкости к поверхности и, в конечном счете, зависит от энергии поверхностного натяжения, то была предпринята попытка, найти необходимые размеры щели с учетом капиллярного смачивания в местах контакта зернистого слоя.

Для экспериментальной оценки высоты застойной зоны рассмотрим два шарика радиусом 1*., после их погружения в воду. В непосредственной близости контакта между шариками образовывались капиллярные щели (рис. 6), в результате стекания воды с поверхности шариков.

Рис. 6. Область образования непроточной зоны.

Выражение для оценки толщины застойной зоны имеет вид:

р gh&

-И1}!

(10)

при г> Я

В дальнейшем этот расчет был использован для оценки глубины застойной зоны и ширины щели в датчике статического давления.

Рис. 7. Датчик статического давления внутри зернистого слоя.

1-стальная игла, 2-шарики, 3-прорезь.

Датчик статического давления содержит полую трубку 1 диаметром 0.8 мм, на трубку плотно насажано не менее двух шариков 2 радиуса 3 мм, в области, касания которых в трубке прорезана щель 3 шириной 0.3 мм (рис. 7). Ширина щели определена по формуле (10). С помощью этого датчика было измерено статическое давление вдоль (рис.8 а) и поперек (рис.8 б) зернистого слоя.

дР, см. вода. ст.

АР„

1-, см

Рис. 8 Распределение пристеночного перепада давления по длине упаковки (а.). Распределение давления по сечениям упакованного слоя, отнесенное к полному перепаду давления на всей упаковке (б).

Основные выводы и результаты работы

1. Разработана методика определения начального напряжения сдвига у жидкостей, основанная на регистрации начального сдвига пластины, полностью погруженной в жидкость и закрепленной в центре тяжести.

2. Впервые из прямых экспериментальных измерений получено напряжение начального сдвига жидкости, граничащей со стеклянной и металлической плоскостями, а также с полиэтиленовыми катетерными трубками.

3. На основе исследования гистерезиса смачивания предложена новая методика определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости, заключающаяся в фиксации высоты максимального поднятия жидкости в капилляре и угла оттекания.

4. Уточнен метод измерения вязкости крови на основе вискозиметра Гесса с учетом влияния трения мениска исследуемой жидкости.

5. Проведена теоретическая оценка величины поверхностного натяжения, описанного потенциалом Леннарда-Джонса с учетом парного взаимодействия молекул.

6. Проведена экспериментальная оценка высоты застойной зоны на основании капиллярного поднятия, которая в дальнейшем используется для расчета ширины щели в датчике статического давления.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Кадышева С.С. (Лескова С.С.),Волков В.И, Перов Э.И. Метод определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.// Вестник Томского государственного университета. Общенаучный периодический журнал. Бюллетень оперативной научной информации № 11 июнь 2003. Физико-химические аспекты формирования гетерофазных и наноструктурированных систем. — Томск, ТГУ, 2003.-с. 66-72.

2. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Борозденко Д.А. Датчик статического давления. Пат. № 2246706 Бюлл. №5 20 февраля 2005. . .

3. Кадышева С.С. (Лескова С.С.) Виртуальные превращения. // Сб. тезисов докладов Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Часть 1. Самара: СамГТУ. 2001- с. 90.

4. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Борозденко Д.А. Исследование поверхностного взаимодействия воды с границами различной кривизны. Тезисы VII Всероссийской конференции молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" Новосибирск, 2002.—с. 106-107.

5. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Спасенко П.Н, Шлыков И.Д. Исследование поверхностного натяжения и краевого угла. Тезисы III Сибирской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Физика, радиофизика - Новое поколение в науке», Барнаул, 2002. - с. 24-26

6. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Борозденко Д.А. Межфазное взаимодействие на границе раздела. Тезисы Всероссийской конференции "Теория и приложения задач со свободными границами", Барнаул, 2002. - с. 39-41.

7. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И, Ковпак Е.А, Измерение поверхностных свойств биологических жидкостей.// Сб. тезисов докладов Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, т.2, Екатеринбург - Красноярск: изд-во АСФ России, 2003. - с.802-804.

8. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И, Ковпак RA. Проблемы медицинской физики в валеологии. // Сб. тезисов докладов Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, т.2, Екатеринбург - Красноярск: изд-во АСФ России, 2003. - с.806-807.

9. Кадышева С.С. (Лескова С.С.),Волков В.И. Модельное исследование проницаемости жидкости в каналах сложной формы.// Известия АГУ № 1 (27). 2003. - с. 66-67.

10. Кадышева С.С. (Лескова С.С.) Экспресс - методика определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей. // Материалы пятой городской научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь - Барнаулу». Барнаул: изд. АзБука, 2003. - с. 166-168.

11. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И, Белаш A.A. Метод исследования определенных физико-химических свойств жидкости. // Известия АГУ, № 1 (31). Барнаул, 2004. - с. 93 -97.

12. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И, Белаш A.A., Спасенко П.Н. Исследование поверхностных и сдвиговых напряжений в жидкости. // Известия АГУ, № 3 (33). 2004. - с. 81 - 85.

13. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. Экспериментальное исследование напряжения сдвига у некоторых жидкостей. // Вестник Уральской Медицинской Академической Науки, Екатеринбург, № 1, 2005. - с. 46 - 48.

14. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. К оценки коэффициента поверхностного натяжения жидкостей. // Известия АГУ, № J (45), Барнаул, 2005. - с. 97 - 99.

15. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Бочкарев A.A. Напряжение сдвига у ньютоновских жидкостей. // Известия АГУ, № 1 (45), 2005.-с. 99-102.

16. Лескова С.С., Волков В.И. Экспериментальное исследование начального напряжения сдвига // Матер. Дальневосточной региональной конференции с всероссийским участием «Медицинская физика и новейшие медицинские технологии». Владивосток: ИМФ им. У.Х. Копвиллема, 2005. - с. 120-121.

17. Лескова С.С., Волков В.И. Исследование модуля сдвиговой упругости на границе раздела диэлектрик-жидкость // Вестник Уральской Медицинской Академической Науки, Екатеринбург, № 3,

2005. - с. 68-70 с.

18. Лескова С.С., Волков В.И., Канунншов Д.П. Методика определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей// Шестая международная научно-практическая конференция «Здоровье и образование XXI веке». Москва, 2005. - с. 286 - 287.

19. Лескова С.С., Волков В.И., Кмркалуп Е.Р. Экспериментальное исследование гистерезиса смачивания // Известия АГУ, № 1 (49),

2006. — с. 106-111 .

Печать ризографическая Бумага офсетная Тираж 100 экз.

Подписано в печать 18.05.2006

Объем 1 п.л.

Бесплатно

Отпечатано: РА «ПАРАГРАФ» г. Барнаул, пр. Ленина 40, каб. 334, тел. (385-2) 366-143 Лицензия на полиграфическую деятельность ПД 12-061 от 04.01.2002 г.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Лескова, Светлана Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ.

1.1 Обзор моделей оценки физических свойств жидкостей.

1.2. Анализ и обзор технических решений устройств по измерению поверхностного натяжения жидкостей и краевого угла.

1.3. Обзор устройств по измерению напряжения начального сдвига.

1.4. Устройства по измерению вязкости и статического давления в потоке жидкости.

1.4.1. Устройства по измерению вязкости.

1.4.2. Устройства по измерению статического давления в потоке жидкости.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ.

2.1. Оценка коэффициента поверхностного натяжения и высоты капиллярного поднятия.

2.2. Изучение зависимости вязкости от параметров Ван-дер-Ваальса.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ, НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ.

3.1. Исследование напряжения начального сдвига.

3.1.1. Исследование напряжения начального сдвига на плоскости, связанное с началом движения пластины в жидкости.

3.1.2. Исследование напряжения начального сдвига в капилляре.

3.1.3. Анализ результатов и их обсуждение.

3.1.4. Ошибки измерения.

3.2. Экспериментальные методики исследования поверхностного натяжения жидкости.

3.2.1. Экспериментальное исследование гистерезиса смачивания с помощью плоского капилляра.

3.2.2. Исследование гистерезиса смачивания с помощью цилиндрического капилляра.

3.2.3. Оценка коэффициента поверхностного натяжения жидкостей по величине деформации формы мениска в капилляре.

3.2.4. Описание результатов и их обсуждение.

3.2.5. Погрешность измерения.

3.3. Вискозиметр Гесса и его использование для измерения вязкости жидкости.

3.3.1. Установка для измерения вязкости жидкости. Методика и результаты эксперимента.

3.3.2. Анализ ошибок измерения.

ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДАВЛЕНИЯ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ.

4.1. Оценка геометрии конструкции датчика статического давления с использованием коэффициента поверхностного натяжения жидкостей.

4.2. Методика и результаты эксперимента

4.3. Погрешности измерений.

Введение диссертация по физике, на тему "Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред"

А ктуальность:

Наличие начального напряжения сдвига и прилипание жидкости к твердым стенкам существенно отличают реальную жидкость от идеальной. Некоторые жидкости, особенно важные в практическом отношении, например вода, глицерин и масло, во многих случаях можно считать ньютоновскими жидкостями. Начальное напряжение сдвига в них в общем и целом остается малым и сказывается лишь на начальном этапе движения жидкости.

В соответствиии с представлениями Ребиндера [7], все жидкости по форме зависимости их вязкости от напряжения сдвига могут быть разделены на истинно вязкие и структурированные. Для истинно вязких или ньютоновских жидкостей характерно постоянство вязкости при всех значениях напряжений. У структурированных, неньютоновских жидкостей, имеются две области напряжений с постоянными значениями вязкости. В одной из них, где структура практически не разрушена, вязкость имеет наибольшее значение; в другой, где структура разрушена полностью, вязкость имеет наименьшее значение. В промежуточной области вязкость плавно меняется от максимальной до минимальной величины. Вода долгое время относилась к ньютоновским жидкостям. Только в результате использования фильтрационных вискозиметров с малым размером капилляров было обнаружено неподчинение воды закону Ньютона при малых значениях напряжения сдвига [8].

В настоящей работе рассматриваются реальные жидкости, и проводится исследование начальных напряжений сдвига, коэффициента поверхностного натяжения и вязкого трения для различных жидкостей. Данные исследования актуальны в различных областях науки, особенно при изучении поверхностных свойств мембран клеток, соприкасающихся с кровью, лимфой; при исследовании пористых структур, а также при изучении свойств структурированных жидкостей на основе нефти.

Диссертация посвящена разработке методов экспериментального исследования поверхностных свойств жидкости, в частности поверхностного натяжения, напряжения начального сдвига, вязкости и построению соответствующих математических моделей.

Цель работы.

Основной целью работы являлось разработка экспериментальных методик для изучения свойств жидкости на границах раздела. Для достижения этой цели требовалось разработать экспериментальные установки для определения напряжения начального сдвига, коэффициента поверхностного натяжения, вязкости и исследовать с их помощью некоторые специфические жидкости, такие как кровь, масло рапс, трансформаторное масло, анилин. При этом ставились следующие задачи:

3. Усовершенствование метода измерения вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

4. Теоретическая оценка поверхностных свойств жидкости.

Практическая значимость

2. Разработана методика и изготовлена экспериментальная установка для измерения поверхностного натяжения жидкостей на границе раздела гетерогенных сред.

4. Изготовлен и апробирован датчик статического давления в потоках неизвестной направленности.

Научная новизна работы

2. Уточнена формула Лапласа для высоты капиллярного поднятия жидкости с учетом силы трения.

3. Предложена модель для теоретической оценки величины коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

Основные положения, представляемые к защите

1. Новый метод измерения касательного напряжения сдвига.

2. Новый метод измерения поверхностного натяжения жидкостей.

3. Усовершенствованный метод измерения относительной вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

Экспериментальный стенд, включающий установки по измерению поверхностного натяжения и напряжения начального сдвига. Теоретическая оценка величины поверхностного натяжения, описанного потенциалом Леннарда-Джонса с учетом парного взаимодействия молекул.

1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

ВЫВОД

При проведении экспериментов по определению вязкости жидкости использовался вискозиметр Гесса, но с учетом трения жидкой пленки исследуемых жидкостей. Были созданы одинаковые условия течения жидкостей в капиллярах. Полученные данные, приведенные в таблице 3.14, свидетельствуют о том, что наличие одинаковых менисков изменяет величину вязкости исследуемой жидкости.

3.3.2. Анализ ошибок измерения

Определение вязкости производилось с помощью вискозиметра Гесса. Систематическая ошибка по определению пройденного пути жидкостью составила ±0,5мм. Анализируя полученные данные по определению вязкости, (таблица 3.14), можно отметить, что относительная случайная ошибка не превышала 12%. Полная погрешность измерения составляла 12,6%.

При проведении экспериментов психрометром, с точностью ± 0,1°С фиксировалась температура и влажность воздуха.

ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДАВЛЕНИЯ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ

4.1. Оценка геометрии конструкции датчика статического давления с использованием коэффициента поверхностного натяжения жидкостей

В экспериментах по переносу тепла и массы в зернистых средах одной из важных задач является определение доли поверхности зерна недоступной для тепломассопереноса. Эти места недоступные для тепломассопереноса образуются вблизи точек контакта элементов зернистого слоя. Чем больше площадь непродуваемой части зерен, тем менее эффективно работают аппараты тепломассообмена с использованием зернистых слоев.

С другой стороны не менее актуальной задачей является измерение статической составляющей давления в зернистом слое. Если для потоков в трубах и каналах направление потока можно предсказать заранее, то измерение статической составляющей давления произвести достаточно просто. При этом достаточно измерить давление трубкой Прандтля при разных положениях относительно потока. К сожалению, для зернистых сред направление потока заранее неизвестно. Поэтому вращением трубки Прандтля невозможно отделить статическую составляющую давления от динамической. Поэтому является весьма заманчивым использование застойных зон, образующихся в местах контакта зернистого слоя, для измерения статической составляющей давления. Для этого трубка Прандтля выполняется в виде элементов зернистого слоя, сквозь которые пропущена тонкая полая игла. Эксперименты показали, что такая видоизмененная трубка Прандтля позволяет измерять статическую составляющую давления, вплоть до чисел Рейнольдса в несколько тысяч.

Так как непротекание жидкости в местах контакта зернистого слоя связано с силами адгезии жидкости к поверхности и в конечном счете зависит от энергии поверхностного натяжения, то была сделана попытка найти необходимые размеры щели с учетом капиллярного смачивания в местах контакта зернистого слоя.

Для экспериментальной оценки высоты застойной зоны рассмотрим два шарика радиусом Я, после их погружения в воду. В непосредственной близости контакта между шариками образовывались капиллярные щели (рис. 4.1), в результате стекания воды с поверхности шариков.

Рис. 4.1. Область образования непроточной зоны.

Рассмотрим объем жидкости ABC в виде конусного капилляра радиуса г и высотой h. Условие равновесия жидкости в таком капилляре можно приближенно записать [76, 99]: 2(7

РФ -— (4.1) где гэ - эквивалентный радиус конусного капилляра, рассчитанный по формуле (4.2):

2V г =—, (4.2) э ^

7W ~ И I ? 2 где V = —---объем конуса ABC', S = лг{г + V/?" + г ) - площадь конуса.

Выразим г - радиус конуса через толщину застойной зоны h: и подставив г в (4.2), а затем в (4.1) получим выражение для оценки толщины застойной зоны:

Зо

РФ

Я-^Я2-к2 + ^к2 + {я~-у]Я2 -к2^ [я~^я2-к2)г к* Я, при г <Я при г > К

4.4)

Справедливость формулы (4.4), может быть проверена сопоставлением значений толщины объема жидкости, рассчитанных по этой формуле и измеренных непосредственно, с использованием шариков различного радиуса, а также сравнением с зависимостью, приведенной в работе АэроваМ.Э., Тодеса О.М. [100]: к ^ 2-Я -Яе-0'5-(Рг)-0'42, (4.5) где Яе - число Рейнольдса, Рг - число Прандтля.

Измерения проводились следующим образом. Два шарика одного и того же радиуса, закрепление между собой погружались в воду. После погружения устанавливались перед измерительной шкалой с точностью ±0.5 мм, и измерялась толщина объема жидкости. На рис. 4.2 представлены результаты оценки толщины застойной зоны. й, Л

Рис. 4.2 Зависимость толщины застойной зоны от радиуса шариков.

Линии 1, 4 (рис. 4.2), построенные по формуле (4.5) для чисел Яе=10 и 0.3, соответственно резко отличаются от линий 2 (построенной по экспериментальным данным) и 3 (построенной по формуле (4.4)). Линии 2 и 3 (рис. 4.2) построены при условии, что скорость потока 11о = 0, в отличии от линий 1, 4, полученных при условии, что и0 ^ 0. Сопоставление линий 2 и 3 (рис. 4.2) свидетельствует об удовлетворительной сходимости экспериментальных и расчетных данных в пределах 10%, что дает основание использовать формулу (4.4) для оценочных данных толщины объема жидкости. Линии на рис. 4.3 построены по методу наименьших квадратов (МНК).

Данные расчеты использовались для определения геометрии размеров щели в датчике статического давления (рис.4.3) [101, 102, 103]. Датчик статического давления содержит полую трубку 1 диаметром 0.8 мм, на трубку плотно насажано не менее двух шариков 2 радиуса 3 мм, в области касания которых в трубке прорезана щель 3 шириной и глубиной 0.3 мм [104]. Эксперименты по измерению скорости жидкости внутри зернистого слоя выявили что, вблизи точек соприкосновения шариков жидкость практически не движется [105]. Оказалось, что геометрия непроточной зоны может быть экспериментально оценена из условия задержки стекания жидкости с поверхности шариков после их погружения в воду [101, 103, 105, 106]. 3

Рис. 4.3. Датчик статического давления внутри зернистого слоя.

1-сталъная игла, 2-шарики, 3-прорезъ.

Подставим конкретные значения параметров в соотношение (4.4): р = 10 кг/м - плотность жидкости; Я = 1,5-10" м - радиус шарика; д = 9,81 м/с" - ускорение свободного падения; а = 7,25-10" Н/м - коэффициент поверхностного натяжения воды при температуре 20°С.

Для стеклянных шариков диаметром 3-10" м по формуле (4.4) оценена толщина объема жидкости, которая составляет Ь=1,5-10" м.

Полученные выше размеры области жидкости, остающейся неподвижной вблизи точек касания шариков, близки к экспериментальным значениям, измеренным лазерно-доплеровским анемометром (ЛДА), которым определялась область с непроточной жидкостью в местах касания элементов зернистого слоя, в которой отсутствует вынужденная конвекция [107].

4.2. Методика и результаты эксперимента

Предварительные испытания датчиков в пустом канале при ламинарном и турбулентном течении показали, что с их помощью определялась статическая составляющая давления. Испытания проводились следующим образом. Датчик устанавливался в центр канала с потоком и поворачивался вокруг оси. При этом давление, регистрируемое датчиком, не отличалось от давления на стенке канала и не зависело от ориентации щели в датчике к вектору скорости потока жидкости в рабочем диапазоне среднерасходных скоростей от 0 до 0,18 м/с (рис. 4.4). Значения перепада давления между стенкой и датчиком не превышало 0.41 мм. водн. ст. систематической ошибки наклонного манометра J1TA-4.

О 60 120 180 240 300 360 420 480 540 0.6

0.4

0.2 d

Он"

-0.2

-0.4

-0.6

О 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18

U0, м/с

Рис.4.4. Тарировка датчика статического давления.

На рис. 4.4 показаны средние значения перепада давления по 20 экспериментам (в каждой точке) с абсолютной ошибкой, не превышающей ±0.26 мм. водн. ст.

Предлагаемый датчик статического давления работал следующим образом. Между шариками 2 (рис.4.3), в месте расположения щели 3 (ри.4.3.), образовывалась зона непроточной жидкости, через щель 3 происходил отбор статического давления, к полой трубке 1 подсоединяется трубка, ведущая к наклонному манометру ЛТА-4, с помощью которого производилось измерение статического давления. Точность измерения предлагаемого датчика статического давления составляла 0.4 мм. водн. ст.

С помощью данного датчика было измерено статическое давление вдоль (рис.4.5 а) и поперек (рис.4.5 б) зернистого слоя.

Рис. 4.5 (а). Распределение пристеночного перепада давления по длине упаковки, (б). Распределение давления по сечениям упакованного слоя, отнесенное к полному перепаду давления на всей упаковке.

4.3. Погрешности измерений

Измерения пристеночного перепада давления проводились на многоканальном жидкостном манометре, при этом систематическая ошибка составляла ± 0.5 мм. водн. ст.; расход жидкости контролировался сильфонным вентилем и ротаметром РМ-5 5 с относительной систематической ошибкой ±2,5% от верхнего предела измерения (по паспорту прибора); температура контролировалась термопарами, установленными до и после рабочего участка, с точностью ±0.1°С. Напряжение с термопар измерялось цифровым вольтметром 0,1 ¡¿V 0-1202.010 с внутренним сопротивлением 1ГОм; относительная случайная ошибка экспериментальных данных, представленных на рис. 4.3.1: для чисел Яе = 40, 75 не превышала 10%, а для чисел Яе = 120, 190 не превышала 5%. Таким образом, суммарная случайная и систематическая ошибка не превышала 18%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Лескова, Светлана Сергеевна, Барнаул

1. Дерягин Б.В., Карасев В.В. Изучение граничной вязкости органических веществ по кинетике утоньшения их смачивающих слоев в процессе сдувания. // Доклады АН СССР, т. 101, № 2, 1955, с. 289 292.

2. Блинов В.И., Худяков Г.Н., Петров И.И., Реутт В.Ч. О движении жидкости в резервуаре при перемещении ее струей воздуха // Инж.-физ. журнал, т. 1, №11, 1958, с. 6-13.

3. Карасев В.В., Дерягин Б.В. Измерения граничной вязкости по кинетике утоньшения смачивающих пленок жидкостей в процессе сдувания // ЖФХ, т. 33, вып. 1, 1959, с. 100 106.

4. Сабсай О.Ю., Дубинский М.Б., Барштейн Г.Р. Условия перехода к нерегулярному режиму течения расплавов термопластов // Пластические массы, 1991, № 9, с. 40 41.

5. Сухарев Ю.И., Лужнова О.В., Крупнова Т.Г., Васильева A.B. Эффект сильного влияния малых воздействий на свойства неравновесной гелевой системы оксигидрата ниобия // Известия Челябинского научного центра. Вып. 3(16), 2002, с. 98-101

6. Нуген Х.Л., Сагитов Р.Ф., Полищук В.Ю. Моделирование течения материала высокой вязкости для исследования его свойств при больших скоростях сдвига. // Вестник ОГУ, № 4, 2004, с. 142 145.

7. Нерпина Н.С. Течение полярных жидкостей с водородными связями через капилляры с лиофильными стенками. М: Наука, 1974, с. 76-79.

8. Дерягин Б.В., Железный Б.В. и др. Свойства жидкостей в тонких кварцевых капиллярах. М: Наука, 1974, с. 90-94.

9. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир. 1979. 568 с.

10. Моррисон С. Химическая физика поверхности твердого тела. М.: Мир. 1980.488 с.

11. Физика поверхности полупроводников // Сб. статей. Перевод под ред. Г.Е.Пикуса. М.: Иностранная литература. 1959. 423 с.

12. Электронные процессы на поверхности и в монокристаллических слоях полупроводников // Труды симпозиума. Под ред. A.B. Ржанова. Новосибирск: Наука. 1967. 240 с.

13. Физико-химические процессы в полупроводниках и на их поверхности. Воронеж: Изд-во ВГУ. 1981. 200 с.

14. Полтавцев Ю.Г., Князев A.C. Технология обработки поверхностей в микроэлектронике. Киев: Техника. 1990. 206 с.

15. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. М.: Машиностроение. 1987. 304 с.

16. Hauksbee F. Physico-mechanical experiments, London, 1709, pp. 139-169.

17. Maxwell J.C. Capillary action. / The encyclopaedia britannica, 11th edition, cambrige: at the university press, 1910, vol. 5, p. 256

18. Гиббс Дж. В. Термодинамические работы. / Пер. с англ. Под ред. В.К. Семенченко. М. Л., Гостехиздат, 1950. - 492 с.

19. Русанов А.И. 100 лет теории капиллярности Гиббса. // В сборнике: Современная теория капиллярности. Д.: Химия, 1980.

20. Ван-дер-Ваальс И.Д., Констам Ф. Курс термостатики. 4.I.II. М.ЮНТИ, 1936.

21. Bakker С. Kapillarität und Oberflächenspannung. / Handb. der exper. phys. bd. vi. Leipzig, Wien-harms, 1928.

22. Гугенгейм Э. Современная термодинамика. / Пер. с англ. М.: Госхимиздат, 1941.

23. Русанов А. И. Термодинамика поверхностных явлений. JL, Изд. ЛГУ, 1960.

24. Русанов А. И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л., «Химия», Ленингр. отд-ние 1967. 388 с.

25. Эткинс П. Физическая химия. Т.2. М.: Мир. 1980. 584 с.

26. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М. 1983.

27. Стасенко Л. Молекулы, сосиски и алмазы // жур. Квант. 2003. №1.

28. Дедков Г.В. Нанотрибология: экспериментальные факты и теоретическиемодели // Успехи физических наук. 2000. Т.170. №6. С.585-618.

29. Харламов В.Ф., Ануфриев K.M., Крутовский Е.П., Мосин Ю.В., Злоткин

30. Е.А., Емельянов И.В. Кинетика адсорбции и рекомбинации атомов водорода на поверхности твердых тел // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24. №5. С.23-27.

31. Харламов В.Ф., Васильев Н.Ф., Иващук O.A., Крутовский Е.П., Мосин Ю.В., Злоткин Е.А. Начальный пик на зависимости от времени скорости гетерогенной рекомбинации атомов водорода на поверхности кристаллофосфоров // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24. №3. С.54-59.

32. Вайнштейн Э.Ф. Зависимость поверхностного натяжения от размера системы и диаметра волокна // Институт химии растворов РАН, 1998.

33. Гегузин Я.Е. Капля./ Я.Е. Гегузин; АН СССР. 2-ое доп. изд., М., "Наука", 1977. - 176 е.: ил. (науч.попул. серия)

34. Сульман Э.М., Семагина Н.В., Матвеева В.Г. Влияние поверхностных характеристик участников реакции на скорость селективного каталитического гидрирования//Вестник ТГТУ. №1 (1). 2002, с. 28-31.

35. Оно С., Кондо С. Молекулярная теория поверхностного натяжения в жидкостях./ Под ред. И.З. Фишера. М., Изд. иностр. лит., 1978, 291 с.

36. Захарченко В.Н. Коллоидная химия: Учеб. для медико-биолог. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 1989. - 238 е.: ил.

37. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под ред. Ю.Г. Фролова и A.C. Гродского. М.: Химия, 1986. 216 с.

38. Синяченко О.В., Губергриц Н.Б., Череватская Е.Ю., Иванова Е.В. перспективы применения динамической межфазной тензиометрии в клинической гематологии. // Украиский медицинский журнал. № 1 (15), 2000, с. 16-20.

39. Голубев М.В., Халикова А.И. Оптимизация процесса подачи деэмульгатора. // Нефтегазовое дело, 2004, http://www.ogbus.ru

40. Физические основы измерений: Метод, указ. / Сост. Д.М. Мордасов, М.М. Мордасов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. ун-та., 2002, 32 с.

41. Русанов А. И., Прохоров В. А. Межфазная тензиометрия.— СПб: Химия.— 1994.—400 с.

42. Соболева O.A. Влияние pH, добавок карбамида и бромида натрия на гистерезис смачивания в системе водный раствор -цетилтриметиламмоний бромида стекло. // Жур. Вестн. Моск. Ун-та. сер.2. Химия. Т. 40, № 4, 1999, с. 267 - 269.

43. Сумм Б.Д. Гистерезис смачивания // Соросовский образовательный журнал, № 7, 1999, с. 98 102.

44. Дерягин Б.В., Захаваева H.H., Карасев В.В., Лазарев В.И. Механизм граничной смазки и свойства граничного смазочного слоя // ЖТФ, т. 27, вып. 5, 1957, с. 1076- 1086.

45. Голик А.З., Соломко В.П. Исследование физических свойств системы вода ацетон - спирты. // Укр. хим. журнал, т. 24, вып. 6, 1958, с. 594 -600.

46. Дерягин Б.В., Зорин З.М. Оптическое исследование адсорбции и поверхностной конденсации паров вблизи насыщения. // Доклады АН СССР, т. 98, № 1,1954, с. 93 96.

47. Базарон У.Б., Булгадаев A.B., Дерягин Б.В. Измерение сдвиговой упругости жидкостей и их граничных слоев резонансным методом. // ЖТФ, Т. 51, Вып. 4(10), 1966.

48. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Новые свойства жидкостей. Сверхплотная вода. М.: Наука, 1971. 176 с.

49. Федякин H.H. О температурном расширении воды в макрокапиллярах. // Доклады АН СССР, т. 138, № 6,1961, с. 1389- 1391.

50. Мецик М.С., Айданова О.С. Исследования в области поверхностных сил., Сб. докладов на 2-й Всесоюзной конференции по поверхностным явлениям, ИФХ АН СССР, 1964.

51. Поповский Ю.М., Дерягин Б.В. Теплоемкость жидкости в дисперсных системах. // Доклады АН СССР, т. 159, № 4,1964, с. 897 899.

52. Дерягин Б.В., Нерпин C.B., Арутюнян М.А. О механокалорическом эффекте при обычных температурах. // Доклады АН СССР, т. 160, № 2, 1965, с. 387-389.

53. Базарон У.Б., Дерягин Б.В., Булгадаев A.B. Измерения сдвиговой упругости жидкостей и их грничных слоев резонансным методом // ЖТФ, Т.51, вып. 4(10), 1966.

54. Дерягин Б.В. Определение структурной характеристики и удельной поверхности пористого тела по изотерме десорбции // ЖФХ, т. 31, вып. 2, 1957, с. 516-518.

55. Мезон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике, ПИЛ, 1952.

56. Мандельштам Л.И. Собр.соч., 4, Л., АН СССР, 1955, с. 217-218.

57. Хайкин С.Э., Лисовский Л.П., Саломонович А.Е. О силах «сухого трения». // Доклады АН СССР, т. 24, № 2,1939, с. 134 138.

58. Базарон У.Б., Дерягин Б.В., Булгадаев А.В. Измерения сдвиговой упругости жидкостей и их грничных слоев резонансным методом // ЖТФ, т. 51, вып. 4(10), 1966.

59. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. вузов. 3-е изд. испр. - М.: Высш. школа, 1999. - 616 с.

60. Гатчек Э. Вязкость жидкостей / Пер. с англ. М.П. Воларовича, Д.Н. Толстого. М., 1932.-215 с.

61. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. -4-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1989. - 700 е.: ил.

62. А. с. 2001111877/28 Ш. Способ измерения перепада давления, зонд и система для осуществления этого способа/ Эванс Р.Н., Бичи Т.К. Опубл. 20.07.2003 1Ш БИПМ №20.

63. А. с. 2002110135/28 1Ш. Первичный преобразователь расходомера переменного перепада давления/ Бычков Ю. М. Опубл. 20.01.2004 1Ш БИПМ №2.

64. Крылов Е.И., фирма КТЦ-МК, 17.01.99, Датчики давления с нормализованным выходным сигналом фирмы Мо1:ого11а МРХ-500, http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/sensor/axel.htm.

65. Скуба Б.Н., Голик В.В., Шульга К.В. Полупроводниковые датчики пульсаций давлений. Приборы и системы управления, 1982, №6, с.27.

66. Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. М: Наука., 1982.-584 с.

67. Жуховицкий Д. И. Поверхностное натяжение границы раздела пар-жидкость с конечной кривизной // Колл. жур. 2003, т.65. №4. с.480-494.

68. Дерягин Б.В. Поверхностные силы. / Б.В. Дерягин, Н.В. Чураев, В.М. Муллер; Отв. ред. Е.Д. Щукин. М.: Наука. 1985. - 399 е.: ил.

69. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2-х томах. Пер. с англ.-М.: Мир, 1982. 625 с.

70. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Белаш A.A., Спасенко П.Н. Исследование поверхностных и сдвиговых напряжений в жидкости. // Известия АГУ, № 3 (33). Барнаул: изд-во АлтГУ, 2004. с 81 - 85.

71. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. К оценки коэффициента поверхностного натяжения жидкостей. // Известия АГУ, № 1 (45). -Барнаул: изд-во АлтГУ, 2005, с. 97 99.

72. Зеленин Ю.М. Двухкомпонентная модель структуры воды. // Электронный журнал «Исследовано в России». http://zhurnal.ape.relarn.rU/articles/2005/l 10.pdf

73. Джейкок М., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз. / Перевод с англ. В.Ю. Гаврилова, В.Б. Фенелонова; Под ред. А.П. Карнаухова -М.: Мир, 1984. 269 е.: ил.

74. Кашин В.В., Челцов В.П. Дмитриев А.Н. К анализу капиллярного поднятия жидкости // Расплавы, № 2, 2003, с. 13 22.

75. Ионова И.В., Баранов В.П., Колушев Д.Н., Торсуев Д.М. Поверхностные явления в масляных фракциях // Структура и динамика молекулярных систем. Вып. 10, Ч. 3, 2003, с. 121 123.

76. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. / Отв.ред. акад.Н.Н. Семенов, проф. А.Е. Глауберман. Л., «Наука», Ленингр. отд-ние, 1975. -592 с.

77. Широков М.Ф. К теории внутреннего трения в неразряженных газах и жидкостях. // Журнал Физической химии. Т. 3, вып. 2 -3, 1932, с. 175 -192.

78. Анисимова Е.А. Исследование экологически безопасных иммерсионных растворов и процессов фильтрации в капиллярно-пористых средах: автореф. дис. канд. тех. наук: 11.00.11 / Е.А. Анисимова; Алт. гос. Университет. Барнаул, 2000. - 17 с.

79. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Бочкарев A.A. Напряжение сдвига у ньютоновских жидкостей. // Известия АГУ, № 1 (45). Барнаул: изд-во АлтГУ, 2005, с. 99 - 102 .

80. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. Экспериментальное исследование напряжения сдвига у некоторых жидкостей // Вестник Уральской Медицинской академической науки, № 1, 2005, с. 46 48.

81. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. Экспериментальное исследование начального напряжения сдвига // Матер. Дальневосточной региональной конференции с всероссийским участием. Владивосток: ИМФ им. У.Х. Копвиллема, 2005. с. 120-121.

82. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. / Под ред. Л.Г Лойцянского. М., изд-во «Наука», 1974. 712 с.

83. Лескова С.С., Волков В.И. Исследование модуля сдвиговой упругости на границе раздела диэлектрик-жидкость // Вестник Уральской Медицинской Академической Науки, Екатеринбург, № 3, 2005, с. 68-70.

84. Лескова С.С., Волков В.И., Кирколуп Е.Р.Экспериментальное исследование гистерезиса смачивания // Известия АГУ, № 1 (49). -Барнаул: изд-во АлтГУ, 2006, с. 106 111.

85. Веселовский B.C., Перцов В.Н. Прилипание пузырьков к твердым поверхностям. // Журнал физической химии, т. 8, вып. 2, 1936, с. 245-259.

86. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Белаш А.А. Метод исследования определенных физико-химических свойств жидкости. // Известия АГУ, № 1 (31). Барнаул: изд-во АлтГУ, 2004. с 93 -97.

87. Дурново C.K. Стекло для лабораторных изделий и химической аппаратуры. М., «Наука», 1965. 107с.

88. Зимин B.C. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента. М., Химия, 1974., 328с.

89. Магсумова А.Ф., Амирова JI.M. Анализ свободной поверхностной энергии модифицированных эпоксиполимеров. // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2002, № 6.

90. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Бартковский и др.; Под.ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова-М.; Энергоатомиздат, 1991.-1232 с.

91. Андронов A.A. Теория колебаний / A.A. Андронов, A.A. Вит, С.Э. Хайкин. М., 1981.

92. Беляшевский H.H., Бугай Н.Г. Гидравлическая структура потока в отдельной поре при нелинейной фильтрации. В сборнике "Фильтрация воды в пористых средах". Киев, 1978, с. 15-24.

93. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. JL: Химия, 1968. - 512 с.

94. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Борозденко Д. А. Межфазное взаимодействие на границе раздела. Тезисы Всероссийской конференции "Теория и приложения задач со свободными границами", Барнаул, 2002. -с. 39-41.

95. Волков В.И. Исследование гидродинамики и процессов переноса в пористых средах. Канд. дисс., Институт теплофизики СО АН СССР, -Новосибирск, 1980. 156 с.

96. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И., Борозденко Д.А. Датчик статического давления. Пат.№ 2246706 Бюлл. №5 20 февраля 2005.

97. Кадышева С.С. (Лескова С.С.), Волков В.И. Модельное исследование проницаемости жидкости в каналах сложной формы.// Известия АГУ, № 1 (27). Барнаул: изд-во АлтГУ, 2003, с. 66-67.

98. Евсеев А.Р., Накоряков В.Е., Романов H.H. Локальная структура фильтрационного потока в кубической упаковке шаров при больших числах Рейнольдса. Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1989. - Вып. 1, с. 51-56.