Оптические свойства и теплопроводность пен тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи НЕКРАСОВ Александр Григорьевич

УДК 541.182.45:535 536.22:54-140

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ПШ Специальность 02.00.11 - коллоидная и мембранная химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург - 1994

Работа выполнена на кафедре коллоидной химии химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель - доктор химических наук,

зав. лабораторией поверхностных явлений В.В.Кротов

Официальные оппоненты - локтор химических наук, профессор О.Г'.Усьяров, доктор химических наук А.В.Перцов •

Ведущая организация - научно-производственное акционерное общество "Синтез ПАВ".

аифта диссертация состоится ",? '] " //х- ^/Лу 1594 г. в /У| час. на заседании специализированного совета Д-063.57.06 по защитам диссертаций на соискание ученой степени доктора химических неук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний пр.,41/43.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке имени А.М.Горького Санкт-Петербургского Университета.

Автореферат разослан^Л- " /-СО 1994г.

Ученый секретарь

специализированного совета, к г -

доктор химичзом'х наук \> А.А.Белюстин

ОЕчАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тепы. Предметом исследования в диссертации являются объекты с большой (на единицу массы) поверхностью - пены водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ). Роль пены,как в биту, так и в различных процессах химической технологии, пожаротушении, в процессах флотации и пенной сепарации, для защиты грунтов от промерзания, строительстве, широко известна. Долгие годы, у;ке в наяем столетии пена была, по существу, предметом эмпирических и полуэмпирических исследований. Прорыв здесь произошел на рубеже 70-х и 80-х годов, когда сразу целая группа ученых с розных концов нынешней России - К.Б.Канн (Новосибирск), В.В.Кротоз (Ленинград), П.М.Кругляков (Пенза), А.В.Перцов (Москва), Е.Д.^у-кин (Москва) - начала "мозговую атаку" на пену.

Этому прорыву предшествовала ваченая работа В.В.Кротора и А.И. Русанова 1971 года Тиббсовская упругость к устойчивость ¡жидких объектов". В ее последнем разделе "Равновесное состояние пленок и пен' в гравитационном поле" были кратко сформулированы основные законы изменения с высотой расклинивающего давления в пленках в состоянии гидродинамического равновесия пены. Была создана теория гидропроводности пен, электропроводности пен. В полиэдрическом пределе была получена аналитическая формула для оптической плотности пен с черными пленками, и эксперимент подтвердил теорию (В.В.Кротов, П.М.Кругляков). Осталась, однако, совершенно незатронутой область интерферирующих пленочных толщин, т.е. общий случай с точки зрения оптики.

Не было í;o сих пор и попыток построить теорию теплопроводности пен - в рамках того se приближения полиэдрической модели - и сравнить теорию с экспериментом.

В физической химии существуют всего лиаь три основных, качественно различающихся видов потока - патоки вещества (массы), заряда и энергии (им отвечают одноименные законы сохранения). Изучение способности пеш пропускать энергетические потоки - потоки света и тепла, избранное предметом данной работы, призвано завершить в основном начатое в 70-х годах исследование различных видов потоков через пгну.

Целью работы являлось установление основных факторов, влияющих на оптически?, свойства пены и ее теплопроводность; построение конструктивного приближения во взаимосвязи со структурой пен;

- а -

проверка исходных теоретических положений на эксперименте; качественное и количественное исследование оптических особенностей и теплопроводности водных пен.

Научная новизна, диссертации состоит в обосновании единого методологического подхода к изучению физико-химических свойств реальных пен во взаимосвязи со структурными параметрами этих пен. На этой основе выявлены новые закономерности по рассеянию и поглощению света пенами, а также расп)эЬтран$ш тепла в них. В качестве основных параметров о г. пческих свойств пен предложено использовать эффективные сечения рассеяния и поглощения, а тепловых свойств - теплопроводность с учетом поправки за счет использования модифицированного нами критерия Рэлея, учитывающего влияние естественной внутрипузырьковой конвекции. Впервые показано, что водная пена значительно (в 30-150 раз) сильнее поглощает видимый свет по сравнению со слоем жидкости, из которой ота пена получена; решена обратная задача оптики - по измерению проиедаего сквозь слой пены светового потока определяются основные структурные параметры пены - дисперсность и кратность; определен? влияние толщина пенной пленки на рассеяние света с учетом интерференционного аффекта, па основе чего получено выражение, позволяющее оценить вклад интерференции в отражение и рассеяние света пенными плен-квми; впервые получено выражение для определения теплопроводности полиэдрических пен во взаимосвязи с их структурными параметрами; показано, что основным процессом, вызывающим повыпение теплопроводности пен с падением дисперсности, является внутрипузырько-вал газовая конвекция; определены константы для расчета структурных параметров пен оптическим методом, а такне для расчета теплопроводности пен низкой и средней кратности; показана возможность применения разработанных методов для оценки ¿стойчивости пен, теплоизоляционной способности, экранирования излучения и др.

Практическое значение диссертации состоит в том, что проведенные исследования способствовали решению задачи по определению структурных параметров пен невозмущающим методом, а также определению теплопроводности и температуропроводности водных пен. Детально разработаны методики определения этих величин. Практической ценностью оптического метода исследования пены является его беоконтшстност!.. Простота и доступность оптического метода позволяет создавать оптические приборы но изучению различных фияико-

химических свойств пен, их гравитационного окнереэиса и устойчивости.

Апробация рабстя. Результаты работы были представлена на зональной ко!к;еренц;:п "Пены, физико-химические свойства и применения" (Пенза, 1985); 1У Всесоюзной конференции "Получэние и прпмененечие пен" (Шебекино, 1969): У1 Всесоюзной конференции "Теория и практика пе^меиглвания" (Ленинград, 1990); XX Меяцународном с^мози-уме по ПАЗ в растворах (Болгария, Варна, 1992); конференции стран СНГ' "Коллоидная химия и физико-химическая механика природных дисперсных систем" (Одесса,1993); конференции "Коллоидная наука в странах СНГ" (коскяа, 1994).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатях работ и один патент Р* на изобретение.

Обт-ем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, еь'водоу, кратко формулирующих основные результаты работы. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунков, 21 таблицу. Библиография включает 132 наименования.

ССДЕРд'ЛШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор текк и определена цель работы.

В neppoiï главе проведен анализ существующих в литературе моделей пенной ячейки и и>: адекватности реальной пене. Показано, что применение уравнений Дана-Соммервилля позволяет рассматривать в качестве модельной ячейки не только пентагональный додекаэдр, но и другие полиэдры. Показано, что нейду числом граней полиэдра (/2), его ребер () и вершин ( / ) имеют место зависимости : f„- 2 -t, ,

J, i6 . Например, дал fz - 14 ("компактный четырнадцатигран-ннк для пен бь'л введен в употребление В.В.Кротовьи,:) получаем: f. -24, {, -36.

Вторая глава посвящена теоретическому и экспериментальному изучению оптических cboiîcte воднух пен. Предложено рассеивающие и поглощающие свойства водных пен характеризовать тзффектгдшт.гл се-ченичг/и рассеяния ¿Гр и поглощения ^л , а также полным сечением б^ s 6"р+ егп .Выведено дифференциальное уравнение для ослаблен;:'! пучка света пеной, решение которого для интенсивности сьет», про-аедеего слой пены толщиной X , имеет вид

т -По х - П06*р х -t .

1=Х„е [в r -KjO-e )J ,

где \ описывает долю полной интенсивности, рассеянной в телесный угол приемника, п.* ¡Датгр}) - число ячеек в единице объема, а

' Я - среднеобъемный эквивалентный радиус ячейки. Показано, что кривую (I) в координатах&г1Яо - л.х мохно аппроксимировать двумя отрезками прямых, которые пересекаются в точке хя г 6ц"'Ла»б"р).

Апробирована методика оценки эффективных сечений рассеяния и поглощения по наклону этих прямых:

б-0 = лЬаГ</д(п.х) (2)1 еП=л1п. Т2/а(п„х) ( (3)

где Т=1/1в - пропускание света. Приводятся описания методик и условий эксперимента по изучению оптических свойств пен, а такжее определению структурных параметров пен и их погрешностей. В качестве ПАВ исг.ользовачксь катрийалкилсульфаты фракции С^-С^д, концентрации которых составляли 0,6...1,5Я мае.. Для стабилизации пен применялись карбоксиметилцеллюлоза и высшие мирные спирты фракции С^-С-^. Оптические свойства пен следующими методами: I. Определением пропускания света(как полихроматического, так и монохроматического) пеной с различной толщиной слоя. 2. Определение пропускания лазерного света. З.Спектрофотометрическим исследованием пен. 4.0преде-■лением "истинной" поглощательной способности пен. 5.Определением отражательной способности пены. Толщина исследуемых слоев пен менялась от 3...5 10~^до 160 10~^м. Световой поток измерялся стандартным прибором-люксметром Ю-5С6, ГОСТ 14841-^69, фотоэлемент а-566.

На рис.1 приведены экспериментальные данные. Эксперименталь-ные^сривые для белого света ъ координатах £лт-(рис.2) представляют собой фактически два прямых отрезка, переходящих одш в другой с некоторым изломом. Это позволяет по формулам (¡£) и (3) оценить сечения Зная эти сечения, можно с ценить1 коэффициенты рассеяния Кр а п.» и поглощения Кп - П-<Лп .

В таблице I приведены данные взаимосвязи сечений рассеяния и поглощения со структурными параметрами пен.

Таблица I

Взаимосвязь между структурными параметрами пен и ее оптическими параметрами

Средний Средняя Сечение Сечение Коэффй-диаметр крат- рассея- погло- циент ячейку ность ния А щенияА рассеян. »■10», К с.-Ю6, РК_, м М1 М й"1 Коэффициент по гл. V "Полное" сечение м1 Концентрации ячеек П.. , . " тт

о.ео 40 1,50 50 4,70 70 1),Ш4и 0,0430 ОЛбСО 2,4000 и,ии04 0,0130 0,0540 О.ЬООО /<Х) 345 96 41 V* 49 29 13,5 '1),Ш44 0,0560 0,2330 3,2000 3,75-10® 5,65-10® I,70-10

Рис.2. Зависимость логарифма пропускания снетп от произведения концентрации ячеек (h.c) на толщину слоя пены (х). I - R =0,IM0~p-i, К = 15; г - Я =0,4'Ю~3м, К •-- 40; 3 - R. =0,75-Ю~3м, К = 50; 4 - R -2,35-10~3ы, К 70.

Поскольку эффективные сечения характеризуют сложные процессы взаимодействия света с пеной, то представляется целесообразным сопоставлять эти сечения с геометрическим сечением пузырька пены ( ). Показано, что для пен с радиусом пузырьков от 10"^до

¡МСГ^м полное сечение составляет в"0в 0,11 в*г • Получена взаимосвязь между логарифмом пропускания света для первого прямолинейного участка кривой &.Т- а„х и дисперсьостью:

lhtT,|a , (4)

где толщина слоя пены, приходящейся на первый прямолинейный участок кривой . Выявлена взаимосвязь мезду точкой из-

лома хп и основными структурными параметрами R и К и эмпирически показано, что (при постоянной дисперсности) R.a/Vif" , это позволило получить соотношение, связывающее логарифм пропускания сзета для второго прямолинейного участка кривой £n Т - п.х с кратностью и дисперсностью пены: .

IfoT-tl-AgP-Xi . (5)

В табл.1 приведены суммарные коэффициенты линейного ослабления света оа счет поглощения для пен с различными .структурными пара лрами. Например, для пены с R, = 0,8-I0~3m и К=40 коэффициент поглощения Кп = 49 м-^. Коэффициент поглощения видимого света сплошной толщей воды составляет ~ 0,3м~*. Следовательно, вспенивание должно приводить к увеличении поглощение в 49:0,3-163 рала! Для проверки предположения о столь сильном поглощении света водными пенили была разработана методика, с помощью которой можно определять полный коэффициент поглощения света пенами. Для этого в сферический объем пены помещался точечный источник света и измерялось пропускание спзта таким сферическим слоем пены. Например, для пены с И -0,8-10~3м и К - 130 коэффициент полного поглощения из расчета на толщину осажденного слоя раствора пенообразователя составил 35 см"^.

А коэффициент поглощения собственно пены в этом случае составил 26 м-* что удовлетворительно согласуется с расчетными данными по (3).

Аналогично для пены с Л = 0,75-Ю~3м и К-50 коэффициент поглощения равен 29м~^(см. табл.1). Отношение коэф4иЦиентов полного поглощения пен (из расчета на толщину осажденного слоя растворе пенообразователя) к величине коэффициента поглощения самого раствора варьировало п пределах от 30 до 150, т.е. вспенивание раствора пенообразователя действительно приводит к увеличению поглощения, близкому по порнд-

ку величины к теории. Объяснение этому обстоятельству основывается на "сбстоводном" механизме распространения света в пене. При попя-дании света в утолщающееся части пленок, узлов и каналов луч частично преломляется, выходя наручу, а частично "захватывается" внутрь. В результате нескольких отражений угол становится больше угла полного внутреннего отражения и весь свет целиком пойдет далее вдоль утолщающейся части падкоЯ фазы как по обычному световоду, и?пытывая многократные внутренние отражения на гргницах жидкости с газом. Это, в свою очередь, существенно увеличивает путь луча в жидкой фазе, что и приводит к значительному поглощению света пеной по сравнению со слоем "оса-чценной" жидкости, полученной из этой пенч. Опектрофотометрические исследования в видимой части спектра показали отсутствие каких-либо селективных поглощений.

Обнаружено, что с¿ранение света от внутренней поверхности пепы возрастает в '¿. ..3 раза, начиная с некоторой толщины слоя, которая совпадает с точкой излома Хп в зависимости £и.Т- п..х для пропускания света.

Впервые рассмотрено наклонное падение луча на поверхность елся пены как целого. Окспериментальнч выявлен эффект обратного отражения от поверхности пены, при котором не выполняется закон Декарта ("угол падения равен углу отражения"): на фоне общего рассеяния имеется всплеск интенсивности света в обратном направлении; чго объясняется еффектом многократного когерентного рассеяния света.

Получено выражение для определения удельного оптического сечения пленок £[ (его взаимосвязь с полным сечением имеет вид

). Дтя толщин ппенок к» Я ( Л - длина волны света) получено аналитическое выражение для Ь,

£ иЛи^Ип.1-«) t и-и

>' чТп/чТ]

—аг^а*-,-ам^д--^—, (6)

которое для пен из годных растворов ПАВ ( Г», г 1,333) дает £, --- 0,0547.

Получено теоретическое значение для таю;о и в области толщин пенных пленок, соизмеримых с длиной волны света. Рьсчот-

- ь -

пая функция ^¡(Ь/х) для пен водных растворов ПАВ ( л. » 1,333) представлена на рис.За в широком диапазоне толщин пленок для монохроматического света. Осцилляции tf для больших толщин пленок получились именно в окрестности рассчитанного вьше некогерентного предела » 0,0547. Наличие осцилляций дане для больших толщин пленок является удивительным фактом, если учесть, что объект облучения выступает как статистически усредненный по углам падения света на интерферирующие пленки. Указанные осцилляции проявляются, напрчмер, если горизонтальный луч опускается вдоль вертикального равновесного столба пены с высоты, где пленки практически черные ( 0). На рис.36 приведена теоретическая зависимость от толщины пленки в случав полихроматического света, идущего от источника с цветовой температурой 3000 К. В отличие от монохроматического света, для полихроматического света осцилляции отсутствуют и для больших толщин ,£{ совпадает с рассчитанным по формуле (7). Максимум кривой рис.36 определяется цветовой температурой. При малых толщинах пленок А. ( « Л )

На рис.4 приведены экспериментальные данные для c■f как для монохроматического (рис.4а), так и для полихроматического света (рис.46). Наблюдается удовлетворительное совпадение экспериментальных значений с теоретическими.

Показано, что вклад пленок в рассеяние света можно оценить по формуле ' , ■

* * ' (8)

Третья глава посвящена теоретическому исследованию теплопроводности пен.

Плотность теглового потока в пене, как и в сплошном теле, можно описать заксном Фурье ( ч =■ - Х„ ). Условиями такого рассмотрения является: усреднение входш.^их в закон ^урье величин в объеме слоя, достаточно большом по сравнению с объемом отдельного пузырька; размеры слоя должны быть таете велики для того, чтобы температурные поля в нем можно было рассматривать монотонно меняющимися.

0,08

0,06

ом

0,02 о

а)

0,058 0,056 0.054

0,052

г 4 6 8 10 ¡0 ¡1 52 55

Рис.3. Теоретическая зависимость удельного сечения пленок £,

к» ь. *

от

для монохроматического света.

Рис.4. Экспериментальные данные по определению для белого света (сплошная линия - теоретическая зависимость)( б ) и для монохроматического света(а ) (крестики-для лазерного сьь-та).

ю*м

Теплопроводность водных пен удобно характеризовать теплопроводностью (теплопроводностью пены как сплошной среды), которая однозначно связана со структурными параметрами пен. Пена, в отличие от других дисперсных систем (например, аэрозолей) непрерывна как раз по плотной фазе. В связи с весьма высокой, в сравнения с газом, теплопроводностью жидкой фазы (дисперсионной среды) "микропотоки" тепла проходят в значительной мере именно вдоль водной фазы, хотя и по непрямому пути. В результирующем макропотока необходимо в общем случае учитывать все возможности теплопередачи как по дисперсионной среде (по пленкам и каналам Плато), так и по газовой дисперсной фазе. Последний механизм становится особенно существенным, если в нем участвует тепловая (естественная) конвекция. В то ге вреда "двумерной" конвекцией элементов пленок, как целого, при достаточной адсорбции ПАВ можно пренебречь, тем более можно, фактически всегда, пренебречь "трехмерной" конвекцией внутри пленок и каналов вследствие их малого поперечного размера.

Показано, что в этих условиях плотность "макроскопического" теплового потока в пене может быть представлена в виде:

так что теплопроводность полиэдрической пены равна

+ \ (9)

где ~ теплопроводность газовой фазы, ~ теплопроводность кадкой фазы. В рачках каналовой модели пены Лл = >г>^/ЗК , а для пленочной модели , что совпадает с

известной формулой Манегольда, рассчитанной им, однако, для кубической, весьма далекой от действительности, модели пенной ячейки. Из выражения (9) нетрудно видеть, что теплопроводность пены убывает с ростом ео кратности.

Показано, что учет конвективного переноса тепла газом, содержащимся в пузырьке, может быть провзден при использовании критерия Грасгофа.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального изучения теплопроводности пен. Она определялась двумя методами -нестационарным л стационарным. На рис.5 приведены значения экспериментально определенных в зависимости от кратности наследовавшихся пен. Для сравнения проведена кривая, полученная из формулы Манегольда. Экспериментальные значения Х„ (рис.5) с определеннш разбросом лежат випе этой кривой. Показано, что это связано с дополнительной зависимостью от дисперсности

Ап= КК д.) . Причиной этоЯ зависимости является внутрипу-зырьковая конвекция. При этом зависит от среднего размера пузырька через его зависимость от определяющего конвекцию критерия ^асгофа б1* . Поправка же эффективной теплопроводности, вызванная естественной конвекцией, равна Чк = I + 0,5 Й-и , где йй - критерий Рэлея й«. = Рг. Лг/Лг*с содержит произведение критерия 1"расгофа и Прандтля. Анализ экспериментальных данных показывает, что, начиная с диаметра пузырька порядка

Л = (3*4)заметную роль в теплопроводности начинает играть внутрипузырьковая естественная конвекция. Показано, что экспериментальные даниые Ап можно уложить в корреляцию вида » " ^сп ^ + • гДе 71.0 " значение, которое соответствует

условию 7>-+ 0, когда естественная конвекция отсутствует. Пара-метр Д зависит от кратности. Значения ),„„ для различных кратностей приведены в табл.й.

Таблица 2

Взаимосвязь между Асп и кратностью пены К

Кп ,Вт/м 0,<¡5 0,18 0,15 0,12 0,10 0,08 0,07 0,05 0,0-lh К 10 20 30 40 50 60 80 100 140

Корреляция ДЯ3 показана на рис.6, где все эксперимен-

тальные значения легли на прямую с наклоном в 45°. Показано, что естественная внутрипузырьковая конвекция начинается о Gt « 15. Эксперимент показал, что зависимость Л (к) носит не монотонный характер, а терпит излом при К - (60-80), что связано, по-видимому, со структурной перестройкой - переходом от ячеистой пени к полиэдрической. На это указывает и тот факт, что при меньших значениях К величина лрг) значительно отличается от теплопровод-

оА

40 80 120 К :

.5, йксперкменталыше данные по теплопроводности паи ( ) различной кратности (К). Сплошная кривая - зависимость М&чегсльца.

< 3 IV

Рис.6. Обобщенная зависимость относительной теплопроводности

пен от Л 30* (пояснения в тексте).

.4 S 12 Ra*

Рис.7. Зависимость относительной теплопроводности ( Ук ) от модифицированного критерия Рзлея ( lío.* ).

ностей, определенных по формуле (9). Анализ экспериментальных данных для низкократных пен ( К < 60) показал, что, если ввести аналогичный коэффициент Ь' = vK (объемы vK и Vi, можно рассчитать по модели ячеистой пена, разработанной К.Б.Канном), то для можно написать следующее выражение

А,»"вП< + Хг (10)

Обнаружено, что мзздуВ/в' ( В - отнояение доли жидкости в каналах к доле жидкости в пленках) - с одной стороны и Ка ( Ке -- электрическая кратность, равная отношению удельного сопротивления пены к удельному сопротивлению раствора пенообразователя), -с другой, то существует взаимосвязь:

В. _ КеГАоп-*г)

В' , <">

где фактор а/В' > 10 для кратностей 8 < k" ¿ 60 и Ь /в' - 10 для кратностей 60 < к; < 200. Обосновано использование выражения (10) для расчета Доп в области малых кратностей ( К ¿ 60) и выражения (9) для расчета Лоп в области кратностей 60 < К < 200 в случае отсутствия газовой коьвекцли.

Показано, что в пределах исследованных нами интервалов изменения дисперсности и кратности водных пен влияние внутрипуэырько-вой конвекции может быть учтено введением поправочного множителя fK - I + 0,5 ta* (см.рис.7), где критерий Рзлея имеет следующий вид:

КаЛ G-t Рг ir. ra

(12)

где Ра - эмпирическая функция кратности, равная

р j 15,38(0,64-0,009552 К )¡¿T 4 K¿ 60

15,38(0,08-0,0004*1 К )/аТ 60<^4 200.

Расчетные значения )\л ™ о учетом (9) и (10) дают рас-

хождения с экспериментальными значениями не более '¿ОН, а

"сшивка" на границе кратности К = 60 дает удовлетворительную погрешность (22*).

В пятой глазе рассмотрены прикладные аспекты полученных результатов. Мы отметим здесь лииь наиболее важный, оптический аспект .

На основе рассмотренных закономерностей ослабления света водными пенами получены аналитические выражения для одновременного определения дисперсности и кратности пен. Показано, что при решении по крайней мере двух уравнений = ЦК,й.).тл Та = /(У, ц) , можно определить два основных структурных параметра одновременно: кратность К и средний радиус пузырька Я :

ьв, (13) Кя(тм1—)г (и)

|ЬгТ,1 ' Ч/пТ.ПСаТз! 1 .

Рекомендуется выбирать толщины слоев следующим образом: для У,-» -ч. 10...15, а для 45...55 диаметров ячеек. Расхождение ыезду значениями структурных параметров, определенных оптическим методом, и контрольными (фотографирование и коццуктометрия) составило не более 25». Погрешность определения кратности оптическим методом не превышает 17%, а дисперсности - 25%. Определение других структурных параметров пены предполагает использование современных математических моделей строения пенноК ячейки.

Показано, что оптическим методом мокно исследовать динамику изменения структурных параметров пены во времени, оценивать "время эволюции" Т , в течение которого радиус пенного пузырька Я возрастает в "е " раз ^

К = (15)

где Д0 - исходный радиус пузырька. Само понятие "времени эволюции" введено нами впервые.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Для пен, в том числе низкой и средней кратности, получены выражения, позволяющие оценивать эффективные сечения рассеяния и

поглощения света.

2. Разработаны методики расчета эффективных сечений рассеяния и поглощен!« света пенами. Получена взаимосвязь между полным эффективным сечением рассеяния и геометрическим сечением пузырь-

ка пены. Выявлено сильное (в десятки раз) поглощение света пеной по сравнению со слоем осалденного раствора пенообразователя, содержащегося в этой пене. Предложено объяснение такого поглощения света пеной на основе "световодного" механизма.

3. Рассчитан вклад пенных пленок в рассеяние света в широком диапазоне толщин пленок (включая область толщин, соизмеримых с длиной волны света).

4. Экспериментально обнаружен эффект обратного рассеяния свита от свободной поверхности пен.

5. Разработана методика одновременного определения кратности и дисперсности пен на основе измерения пропускания света.

6. Разработана методика изучения теплопроводности пен. Обнаружено, что теплопроводность пен зависит как от кратности, так и от дисперсности пен. Получено теоретическое выражение теплопроводности полиэдрических пен в отсутствии конвективной теплопроводности в дисперсной фазе.

7. Дано объяснение специфической зависимости теплопроводности пен от дисперсности с привлечением механизма естественной газовой конвекции внутри пузырька пены. Обоснован учет эффекта газовой конвекции внутри пузырька с помощь» модифицированного нами критерия Рэлая.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Некрасов А.Г., Татиев С.С., Тодес О.М. Особенности оптических свойств пены//Коллоидный журнал.- 1985.- Г.47.- В.4.- С.816-8*0.

2. Некрасов А.Г., Татиев 0.0., Тодес О.М. Особенности оптических свойств водной пены//Пены. Физико-химические свойства и применения: Тез.докл. Зональной конф. 19-21 сентября 1985.- Пенза, 1985. 0.4-5.

3. Оценка термических характеристик водных пен//Некрасов А.Г., Татиев С.О., Тодес О.М., Щубин И.Ф.//В сб.: Исследование процессов водопенного тушения пожаров.- М.: ВНЮТО, 1987.- С.14--25.

4. Термические характеристики водных пен/Некрасов А.Г., Татиев

0.0., Тодес О.М., Щубин И.Ф.//Инженерно-физический журнал.-1988.- Т.55.- К? 2. С.259-265.

5. Оценка структурных параметров пен оптическим методом//Некра-сов-А.Г., Тодес О.М., Чистяков Б.Е., Чершш В.Н.//Получение и применение пен: Тез.докл. 1У Бсесоюз. конф. 19-22 сентября 1989.- Шебекино, 1989. 0.30-31.

6. Термические характеристики пен/Тодес О.М., Татиев О.С., Щу-бин И.Ф., Некрасов А.Г.//Материалы XI науч.-практ.конф.ЛЗВИСУ (март 1989. Ленинград). 1989.- 0.283-284.

7. KxolcvV.V- MtcW&H Av., л/ekxasm/ fi-Cr. SirUtiutai Ifyki StA-Hatw^'/j, Pofjh&AuKl tusp-zbsaj Sustains // Book of

3™ Iktvthtdiohat Symposium ok Susi{a.c i&n-is ¡h. Solus ion.-J'une it- IS Ii9t.-Va.xti«. (ви^ги/.- p. -id.

8. Кротов B.B., Некрасов А.Г. О теплопроводности пен// Деп. в ВЯНИТИ.- 13.02.1992.- № 489-В 92.

9. Некрасов А.Г., Кротов В.В.Теплопроводность пен//Материалы конференции стран СНГ. (Сентябрь, Одесса).- 1993,- 0.68.

10. Накрасоэ А.Г. Особенности спонтанного внутреннего разрушения пен//Материалы конференции стран СНГ. (Сентябрь, Одесса).-1993,- U.68-69.

11. Некрасов А.Г., Кротов В.В. Оптическое исследование пен.//Материалы конференции стран СНГ. (Сентябрь, Одесса).- 1993.-С.69.

12. Патент F0. 1ДК5 01 IP 15/02. Способ определения радиуса ячеек и кратности пены. (А.Г.Некрасов, В.Н.Чернин, В.В.Кротоз и Б.Е.Чистяков. (И).- ¡Р 5029453/25/00 1459. Заявл. 09.01.92. (Положит, решение от 30.06.93).

13. В.В.Кротов, В.Л.Кузьмин, А.Г.Некрасов. Об эффекте обратного отражения света пенаыи/Жоллоидаый журнал,- 1994.- Т.56,-

№ 2. С.301-302.

14. В.В.Кротов, В.Л.Кузьмин, А.Г.Некрасов. Обратное отражение света пенами//Коллоидный журнал,- 1994.- Т.56,- IP 3. 0.376382.

Ib. Кротов В.В., Михайлов А.З., Некрасов А.Г. Оптическая плотность полиэдрических пен//Бестйик СПбГУ,- 1994.- сер.4. ВшьЗ.- С.65-

JI. И ьу«^