речисленные параметры, обеспечивается соразмерность пенообразующей и пленкообразующей способности пены.

На рис. 5.23 представлена схема устройства, в котором из..,,.,-ние можно проводить в столбике пены, непрерывно выходящем из пенопровода. Измерительный датчик 1 заполняется исследуемым j створом пенообразователя и с помощью шприца 2 жидкость вьн дится на определенную отметку в капилляре.

Н±1

Рис. 5.23. Схема устанс для изучения структурных; метров непрерьшно генерируемо высокократной пены: 1 -датчь для измерения капиллярного j ления; 2 - шприц; 3 -манометр; 4 - электроды; 5 пена; 6 - шибер

Положение мениска жидкости однозначно связано с величиной перепада давления, синхронно отражающегося на шкале маномс-г-3. Кратность пены контролируется по электронроводности с помощью электродов 4. При контакте датчиков с пеной 5 жидкость в капилляре начнет опускаться из-за всасывания в пенные каналы. Передвигая шток шприца, создают разряжение над мениском и возвращают его в исходное состояние. Затем отсчитывают по манометру величину капиллярного давления в каналах пены.

На рис. 5.24 показана схема экспериментальной установки. Пена непрерывно подается по трубопроводу, изготовленному из органического стекла. С противоположных сзен трубопровода внутрь введены два датчика 2 с пористой металлической перегородкой 3.

В датчики герметично введены хлорсеребряные электроды 4 и измерительные стеклянные капилляры 5, которые гибкими шлангами через буферную емкость 6 соединены со шприцем 7 и маномет-

ром 8. Температуру пены в районе датчиков контролировали чувствительным элементом электронного измерителя температуры (ЭИТ-2). Измерительный комплекс состоит из гальваностата 9, ампер- и вольтметра 10, пульта управления 11 и самопишущего потенциометра 12.

Рис. 5.24. Схема установки для изучения электрокинетических явлений в пене: 1 - пенопровод; 2 - корпус измерительного датчика; 3 - пористая металлическая перегородка; 4 - электроды; 5 - капилляр с измерительной шкалой; 6 - буферная емкость; 7 - шприц; 8 - маномер; 9-стабилизированный источник тока; 10 - измерительный блок; 11 -пульт управления; 12-самопишущий потенциометр

Перед измерениями датчики заполняли раствором пенообразователя и с помощью шприца устанавливали мениск жидкости в капилляре на определенное давление шкалы. При соприкосновении датчиков с пеной наблюдается отток жидкости к пене под действием капиллярного давления пенных каналов, поэтому перемещением штока шприца создавали дополнительно разряжение над мениском в капилляре, которым компенсировали всасывающее действие пены. В результате синхронно с электрокинетическими измерениями определяли собственное давление в пенных каналах. Величина давления, отсчитанная по манометру, принималась в качестве «нулевой» и в дальнейшем вычиталась из показаний прибора.

Заказ 1592

При установившемся движении пены по трубопроводу со скоростью 0,1...0,5 см/с на электроды подавали постоянный ток, величину торого меняли в диапазоне от 0,1 до 2 мА в зависимости от интенсивно-, сти процесса электроосмотического переноса жидкости. Величину т( и время прохождения мениском жидкости отдельных участков капилляра фиксировали на ленте самописца с пульта управления и контролиро- вали цифровыми измерителями тока и напряжения.

При обработке результатов измерений для расчетов скорости электроосмотического переноса использовали усредненные значения силы тока, если ее величина менялась в процессе измерений. Для получения воспроизводимых результатов внутреннюю поверхность пенопровода в районе измерительных датчиков покрывали парафином, чтобы избежать замкнутых по контуру смачивающих пленок раствора.

Максимальное электроосмотическое давление определяли компенсационным методом [233].

Методика измерения потенциала течения в пене

Особенность структуры обуславливает высокую погрешность при измерении потенциала течения в покоящейся пене из-за необходимых изменений в ее строении, которые происходят при насильственном возбуждении течения. Формируются сквозные каналы с большим радиусом, пленки практически отключаются от участия в переносе жидкости.

Для получения воспроизводимых результатов необходимо в каждый момент времени подвергать испытанию свежую порцию пены, что может быть реализовано в движущейся пене. Скорость движения пены должна быть тем выше, чем больше приложено к пене давления, вызывающее отток из нее жидкой фазы. Оптимальное соотношение между ними находят опытным путем и при правильном их подборе удается получить устойчивые во времени показания потенциала течения. Если при заданном гидростатическом перепаде давления величина разности потенциалов снижается, то необходимо увеличить скорость движения пены.

Экспериментальная установка для измерения потенциала течения в пене практически не отличалась от приведенной на рис. 5. 24, которая используется для электроосмотических измерений.

При установившемся движении пены относительно датчиков измеряют величину капиллярного давления в пене и разность потен-

циалов между электродами. Затем задают перепад давления и поддерживают его в течение 1...1,5 минут. За это время между электродами устанавливается разность потенциалов, которая с поправкой на потенциал асимметрии является потенциалом течения. Разность потенциалов измеряли с помощью милливольтметра с высоким входным сопротивлением (порядка 10 Ом) с точностью (10 ± 1) мкВ.

Методика исследования электроосмоса в модельных пенных пленках

Для наблюдения электроосмоса в модельных пенных пленках разработаны три различные установки, основные узлы которых представлены на рис. 5.25.

Фрагмент «а» иллюстрирует схему, в которой модельная пленка формируется между полым металлическим цилиндром 1 и тканной металлической сеткой 2. Пленке 3 придается цилиндрическая форма за счет поджима воздухом снизу.

Сетка герметично закреплена на стеклянном баллончике 4, внутрь шторого введен электрод 5, изготовленный из металлической проволоки.

Стеклянный баллончик соединен с отсчетным капилляром 6.

Для наблюдения электроосмоса стеклянный баллончик предварительно заполняют исследуемым раствором и в отсчетном капилляре фиксируют положение мениска. С помощью стеклянного кольца на металлическом цилиндре формируют выпуклую пленку, которую, перемещая по вертикали, приводят в соприкосновение с металлической сеткой. В результате формируется циливдрической формы пленка между сеткой и цилиндром. При наложении на электрод 5 и цилиндр 1 постоянной разности потенциалов наблюдается перемещение мениска жидкости в отсчетном капилляре.

Для получения воспроизводимых результатов необходимо снять с сетки и баллончика избыточный раствор, который собирается по периметру контакта сетки и корпуса баллончика. В противном случае в процесс электроосмоса через пленку будет переноситься вначале избыточный раствор, только часть жидкости будет поступать из баллончика.

По схеме, представленной фрагментом «б», пленка 1 формиру-. ется в металлическом кольце 2. В средней части пленка соприкасается с пористым стеклянным фильтром, приваренным к стеклянному

баллончику 3, который герметично соединен с горизонтальным ка-1 пилляром 4. Снизу, вплотную к фильтру, подведен проволочный электрод 5.

Для наблюдения электроосмоса к металлическому кольцу и проволочному электроду подают разность потенциалов. В зависимости от полярности и природы ПАВ формируется течение жидкости в пленке либо от центра к периферии или с периметра коль] к металлическому электроду.

Рис. 5.25. Схема ос* новньгх. узлов устройств для I измерения электроосмо-1 тического переноса жид- кости в модельных пленках: f «а», «б» - к устройствам! с измерительными капилля-1 рами; «в» - к установке с1 пересекающимися плен-] ками. Пояснения-в тексте I

1 4,

При оттоке жидкости от центра пленки в течение увлек жидкость из баллончика, которая поступает в пленку через пористый! фильтр и по скорости движения мениска в измерительном капилляре! судят об электроосмотической активности модельной пенной пленки.

Оба устройства, представленные фрагментами «а» и «б», в принципе позволяют наряду с измерением скорости электроосмоса определить величину максимального электроосмотического давления компенсационным методом.

Оба метода оказались трудоемкими и требуют большого экспериментального навыка для их реализации. Схема, представленная фрагментом «в», оказалась более простой, в фавнении с рассмотрен-ными выше. Пленка 1 формируется в металлическом кольце 2.

В середину кольца помещена вертикально узкая рамочка 3, изготовленная из тонкой металлической проволоки диаметром 0,1 мм. Диаметр кольца 30 мм, толщина проволоки 0,8 мм. Рамочка подвешивается на чувствительный элемент механотронного преобразователя 4, с помощью которого измеряли вес рамочки в процессе элек-хроосмоса.

Кольцо закрепляли на стержне 5 в подъемное устройство 6, что позволяло менять положение кольца по вертикали относительно рамки. В процессе измерений стакан с исследуемым раствором поднимали до погружения в жидкость кольца, затем медленно опускали, при этом формировались две контактирующие между собой пленки - одна основная в кольце, а другая - вспомогательная в узкой рамочке.

Полярность напряжения постоянного тока подбирали так, чтобы жидкость в процессе электроосмоса в пленке перемещалась от периметра кольца к вертикальной рамочке, в противном случае жидкость отходит от рамки и пленка рвется.

Наличие вертикальной вспомогательной пленки предотвращает скопление жидкости вокруг проволочек-электродов и приводит к синхронному оттоку раствора в нижнюю часть рамочки. Постепенно жидкость собирается в капле 7, которые периодически отрываются от рамки. Вес капель измеряли с помощью механотрона, а контрольные замеры проводили на аналитических весах.

При подключении к выходу механотрона самопишущего устройства удается фиксировать на бумаге массу капли и период ее формирования.

Возможность применения механотронного измфителя веса капли оказывается ограниченной в случае исследования пленок, полученных из растворов с высоким поверхностным натяжением. В этом случае натяжение пленки в вфтикальной рамке снижает точность измерений веса механотроном и определение объема капель проводили весовым методом. Поэтому разработан дополнительный способ определения объема капли с использованием датчиков с пористым стеклянным фильтром.

Схема установки представлена на рис. 5.26.

Основной узел измерения такой же, как и на рис. 5.25 «в», но капля жидкости, отрываясь от вертикальной рамки, попадает на пористый фильтр, который находится под разряжением. Причем вели-