For the first time, the acoustic emission (AE) method applicability to study the processes ongoing in the mi-croporous medium under capillary pore filling with liquid is investigated. In particular, the temperature contribu-tion to the dynamics of the porous materials impregnation is studied. The experimental results have shown that the most informative AE parameters reflecting the capillary liquid rise dynamics are the signal sum and the oscil-lation sum. The curve shape of the signal sum dependence on the AE amount follows the curve shape of the dy-namic pattern of changing in the liquid elevation through the capillaries of the ceramic sample constructed from the experimental data. At the beginning of the capillary rise, the AE activity is significantly higher at higher tem-peratures. With increase of the liquid capillary rise, the process intensity decreases. The experimental data indi-cate that the AE parameters reflect the impregnation dynamics and kinetics under any change in the impregna-tion conditions, and they can be used for the remote process control.
acoustic emission, capillary liquid rise, capillary filling dynamics, temperature, liquid column height
Введение. Зависимость динамики поднятия жидкости по капилляру от различных параметров теоретически и экспериментально изучалась многими авторами [1–3]. В задачах капиллярной гидродинамики важно правильно оценить скорость заполнения капилляров, в том числе время движения жидкости до остановки и скорость старта жидкости в начале заполнения. Подобные проблемы встречаются в различных отраслях промышленности и, в частности, в химических технологиях. Так, в работе [3] численным методом решалась задача заполнения цилиндрического капилляра проводящей жидкостью, в результате чего было установлено время и стартовая скорость заполнения капилляра. Численно можно решить полученное нелинейное уравнение капиллярного движения жидкости, используя современные вычислительные методы на базе компьютерных технологий. Однако в этом случае сложно анализировать зависимость полученного решения от параметров задачи. Наиболее варьируемым технологическим параметром в различных отраслях химической технологии была и остается температура процесса. Целью настоящей работы являлось изучение температурного вклада в динамику пропитки пористых материалов.
1. Kheyfets, L. I., Neymark, A. V. Mnogofaznye protsessy v poristykh sredakh. [Multiphase processes in porous media.] Moscow : Khimiya, 1982, 320 p. (in Russian).
2. Kanchukoyev, V. Z., et al. Opredelenie nachal´noy skorosti dvizheniya i prodolzhitel´nosti dvizheniya zhidkosti v kapillyarakh. [Determination of flow initial velocity and duration in the capillaries.] Inzhenerno-fizicheskiy zhurnal, 2003, vol.76, no. 1, pp. 42–45 (in Russian).
3. Volkov, V. I., et al. Otsenka kapillyarnogo natekaniya. [Evaluation of capillary leakage.] Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Fizika. 2007, vol. 50, no. 5, pp. 69–72 (in Russian).
4. Guyon, E., et al. Fraktaly i perkolyatsiya v poristoy srede. [Fractals and percolation in porous me-dia.] Uspekhi fizicheskikh nauk, 1991, vol. 161, no. 10, pp. 121–128 (in Russian).
5. Yanyushkin, V. V. Fraktal´nyy podkhod pri modelirovanii protsessov protekaniya v kapillyarno-poristykh sredakh na primere resheniya zadach obespecheniya bezopasnosti zhiznedeyatel´nosti v chrezvy-chaynykh situatsiyakh i okhrany prirody. [Fractal approach to modeling leaking processes in capillary porous media in the context of solving problems of life safety in emergencies and conservation.] Engineering Journal of Don, 2008, no. 2. Available at : http://www.ivdon.ru/uploads/article/doc/articles.56.big_image.doc (accessed: 01.12.13) (in Russian).
6. Kuznetsov, D. M., Gaponov, V. L., Smirnov, A. N. K voprosu o vozmozhnosti issledovaniya kinetiki khimicheskikh reaktsiy v zhidkoy srede s pomoshch´yu metoda akusticheskoy emissii. [To the question on pos-sibility of research kinetics of chemical reactions in the liquid environment by means of the method acoustic issue.] Engineering Physics, 2008, no. 1, pp. 16–21 (in Russian).
7. Kuznetsov, D. M., Smirnov, A. N., Syroeshkin, A. V. Acoustic Emission during Phase Transformations in Water, Ross. Khim. Zh. 2008, no. 1, pp. 114–121.
8. Gaponov, V. L., Kuznetsov, D. M. Issledovanie fiziko-khimicheskikh protsessov v zhidkosti akustiko-emissionnym metodom. [Study of physical and chemical processes in the liquid by acoustic emission method.] Don State Technical University, Rostov-on-Don, 2011, 88 p. Dep. in VINITI 24.03.11, no. 139-В2011 (in Rus-sian).
9. Gaponov, V. L., Kuznetsov, D. M., Trepachev, V. V. Teoreticheskie i eksperimental´nye issledovaniya protsessa impregnirovaniya gibkikh poristykh materialov v zhidkofaznoy srede. [Theoretical and experimental studies on impregnation of flexible porous materials in liquid-phase medium.] Don State Technical University, Rostov-on-Don, 2012, 55 p. Dep. in VINITI 23.3.2012, no. 134-В2012 (in Russian).
10. Gaponov, V. L., Kuznetsov, D. M. Akusticheskaya emissiya kak instrument izucheniya kinetiki khimicheskikh reaktsiy v zhidkoy srede. [Acoustic emission as a tool for studying kinetics of chemical reactions in liquid medium.] Don State Technical University, Rostov-on-Don, 2013, 74 p. Dep. in VINITI 27.09.13, no. 278-В2013 (in Russian).
