Впервые исследована возможность применения метода акустической эмиссии (АЭ) для изучения процессов, протекающих в микропористой среде при капиллярном заполнении пор жидкостью. В частности, проведено изучение температурного вклада в динамику пропитки пористых материалов. Проведенные экспериментальные исследования показали, что наиболее информативными параметрами АЭ, отражающими динамику капиллярного поднятия жидкости, являются сумма сигналов и сумма осцилляций. Форма кривой зависимости суммы сигналов от суммы выбросов АЭ совпадает с формой кривой динамики изменения высоты подъема жидкости по капиллярам керамического образца, построенной по экспериментальным данным. В начале капиллярного поднятия активность АЭ существенно выше при более высокой температуре. По мере увеличения высоты капиллярного поднятия жидкости интенсивность процесса снижается. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что параметры АЭ отражают динамику и кинетику процесса импрегнирования при каком-либо изменении условий пропитки и могут быть использованы для дистанционного технологического контроля.
акустическая эмиссия, поднятие жидкости по капилляру, динамика капиллярного заполнения, температура, высота столба жидкости
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. Хейфец, Л. И. Многофазные процессы в пористых средах / Л. И. Хейфец, А. В. Неймарк. — Москва : Химия, 1982. — 320 с.
2. Определение начальной скорости движения и продолжительности движения жидкости в капил-лярах / В. З. Канчукоев [и др.] // Инженерно-физический журнал. — 2003. — Т.76, № 1. — С. 42 45.
3. Оценка капиллярного натекания / В. И. Волков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2007. — Т. 50, № 5. — С. 69–72.
4. Фракталы и перколяция в пористой среде / Э. Гийон [и др.] // Успехи физических наук. — 1991. —Т. 161, № 10. — С.121–128.
5. Янюшкин, В. В. Фрактальный подход при моделировании процессов протекания в капиллярно-пористых средах на примере решения задач обеспечения безопасности жизнедеятельности в чрезвычай-ных ситуациях и охраны природы [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. ─ 2008. ─ № 2. — Режим доступа : http://www.ivdon.ru/uploads/article/doc/articles.56.big_image.doc (дата обращения 01.12.13).
6. Кузнецов, Д. М. К вопросу о возможности исследования кинетики химических реакций в жид-кой среде с помощью метода акустической эмиссии / Д. М. Кузнецов, В. Л. Гапонов, А. Н. Смирнов // Ин-женерная физика. — 2008. — №1. — С. 16–21.
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. Гапонов, В. Л. Исследование физико-химических процессов в жидкости акустико-эмиссионным методом / В. Л. Гапонов Д. М. Кузнецов; Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону , 2011. — 88 с. ил. — Библиогр. 113 назв. — Рус. — Деп. в ВИНИТИ 24.03.11, №139 В2011.
9. Гапонов, В. Л. Теоретические и экспериментальные исследования процесса импрегнирования гибких пористых материалов в жидкофазной среде / В. Л. Гапонов, Д. М. Кузнецов, В. В. Трепачёв; Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, 2012. — 55 с. ил. — Библиогр. 17 назв. — Рус. — Деп. в ВИНИТИ 23.3.2012, № 134-В2012.
10. Гапонов, В. Л. Акустическая эмиссия как инструмент изучения кинетики химических реакций в жидкой среде / В. Л. Гапонов, Д. М. Кузнецов; Донской государственный технический университет, Ро-стов-на-Дону, 2013. — 74 с. ил. — Библиогр. 53 назв. — Рус. — Деп. в ВИНИТИ 27.09.13, №278-В2013.
