Спосіб визначення когезійних сил плівкоутворюючих систем /розчинів/ при злипанні частинок

1. Спосіб визначення когезійних сил плівкоутворюючих систем (розчинів) при злипанні частинок у процесі їх капсулювання, який включає визначення сил розриву злипання частинок, питому енергію когезії (ПЕК) плівкоутворюючого розчину і його питому когезійну міцність у момент розриву злипання, який відрізняється тим, що визначення когезійних сил злипання (КС), питомої енергії когезії (ПЕК), питомої когезійної міцності (ПКМ) плівкоутворюючих розчинів здійснюють при допомозі шарнірно укріпленої плоскої поверхні і дослідного зразка (частинки) сферичної, циліндричної чи довільної форми з плоскими гранями, шляхом визначення кута j нахилу площини, при якому настає рівновага сил злипання і сил скочування чи зсуву дослідного зразка по змоченій досліджуваним розчином похилій площині. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що об’єм розчину в капілярній манжеті Vк між сферичною чи циліндричною частинкою і плоскою поверхнею приймають рівним половині об’єму манжети Vр між двома сферичними чи циліндричними частинками аналогічного розміру, при аналогічному периметрі змочування відповідних частинок для двох монодисперсних частинок сферичної форми визначають за рівнянням Vk= 0 .5 Vp ; 2 3 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що, незалежно від форми дослідного зразка, силу Fp розриву злипання визначають за рівнянням Fp = mgSin j . 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що визначення роботи А розриву злипання частинок сферичної чи циліндричної форми здійснюють шляхом зрівноважування на похилій площині енергії когезійного злипання моментом сили М, створюваним силою розриву Fp, помноженою на радіус частинки R, який визначають за рівнянням A = M = mgR sin j, дж . 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що питому енергію когезії (ПЕК) плівкоутворюючого розчину в капілярній манжеті у момент розриву злипання частинки з плоскою поверхнею визначають за рівнянням: а) для частинок сферичної чи циліндричної форми mgR ПЕК = sin j, дж / м3 Vk ; б) для частинок з плоскими гранями mgh ПЕК = sin j, дж / м3 Vk . 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що питому когезійну міцність sk (ПКМ) плівкоутворюючого розчину в капілярній манжеті у момент розриву злипання частинки з плоскою поверхнею визначають за рівнянням: а) для сферичної частинки mgR 3mg ПКМ = sk = sin j, дж / м3 = sin j, н / м2 Vk 2pb × R2 ; Vp 1 1 4 b= V = V = b × VT VT = pR 3 VT ; k 2 p 2 3 ; - об'єм сферичної частинки, м3, б) для циліндричної частинки mgR mg ПКМ = sk = sin j, дж / м3 = sin j, н / м2 x × SM Vk ; L R - відношення довжини L циліндричної частинки до її радіуса R, в) для частинки з плоскими гранями mgh mg ПКМ = sk = sin j, дж / м3 = sin j, н / м2 Vk Sk . x= Корисна модель стосується методів визначення когезійних сил (КС) в текучих речовинах (рідинах) і може бути використана, наприклад, при розрахунку сил злипання в капілярній манжеті, яку формує плівкоутворюючий розчин в зоні контакту частинок дисперсного матеріалу в процесі його капсулювання чи грануляції (агломерації) в апаратах псевдозрідженого шару (ПШ) і його модифікаціях, а також при визначенні границі стабільності 27907 4 10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що питому когезійну міцність ( ПКМ* = s * ) без врахування сил поверхневого натягу плівкоутворюючого розчину в капілярній манжеті у момент розриву злипання частинки з плоскою поверхнею визначають за рівнянням: а) для частинок довільної форми у загальному вигляді ПКМ * = s * = s k s ×l ; Sk б) для частинок сферичної форми ПКМ * = s * = s k - 2s p Sk ; в) для частинок циліндричної форми ПКМ * = s * = s k - 2s L + B' L × B' . 11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що силу F злипання частинок, обумовлену ПКМ плівкоутворюючого розчину в капілярній манжеті у момент розриву злипання, визначають за рівнянням: F= s k Sk . 12. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що силу злипання Fn, обумовлену поверхневим натягом розчину s , н/м в капілярній манжеті, розраховують за рівняннями для частинок: а) сферичної форми Fn = 2s p × Sk , н; б) циліндричної форми Fn = 2s(L + B ) ; в) довільної форми з плоскими гранями Fn = s × l, н. . 13. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що силу Fk злипання частинок, обумовлену ПКМ* без врахування сил поверхневого натягу, розраховують за рівнянням Fk = s * Sk . 14. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що, з метою запобігання зміні концентрації плівкоутворюючого розчину під час дослідження ПЕК і КС, дослідний зразок з розчином в зоні контакту з площиною поміщають в атмосферу насиченої пари відповідного розчинника. процесу капсулювання дисперсного матеріалу в апаратах названого типу. Відомі способи визначення сил поверхневого натягу рідин, в основі яких лежить закон Лапласа. Сили поверхневого натягу приймають участь у злипанні частинок, але способи якими визначають ці сили не виділяють КС, які діють в об’ємі рідкої фази в капілярній манжеті і які інтенсивно наростають при зміні агрегатного стану 5 плівкоутворюючого розчину в процесі капсулювання [1]. Відомий прилад для визначення впливу ПАВ на силу когезії при контакті частинок, який включає магнітоелектричний динамометр, вимірювання КС у якому здійснюють методом віддалення частинок одна від одної і фіксуванням сили розриву [2]. Цей спосіб мало придатний для визначення КС при капсулюванні дисперсних матеріалів, оскільки процес капсулювання лімітують сили злипання, які обумовлені поверхневим натягом розчину і когезійними силами в об’ємі капілярної манжети, а сили розриву виникають при зіткненнях частинок і діють переважно тангенціально, в результаті чого розрив злипання відбувається при зсуві однієї частинки відносно іншої, або внаслідок прокочування частинок одна по поверхні другої. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити наближений до реальних умов процесу капсулювання спосіб визначення КС при злипанні частинок, встановити критичну величину питомої (об’ємної) енергії когезії (ПЕК, дж/м3) плівкоутворюючого розчину, і питомої когезійної міцності (ПКМ, н/м2) розчину в момент розриву злипання, яка лімітує інтенсивність зрошення частинок при капсулюванні дисперсних матеріалів в апаратах ПШ і його модифікаціях, визначає границю переходу процесу капсулювання у процес грануляції (агломерації), а також дає можливість розраховувати границю стабільності процесу капсулювання названим способом. Вирішення поставленої технічної задачі досягається тим, що у способі визначення когезійних сил плівкоутворюючих систем (розчинів), який включає визначення сил розриву злипання частинок, питому енергію когезії плівкоутворюючого розчину і його питому когезійну міцність в момент розриву злипання, згідно корис ної моделі, когезійні сили злипання (КС, н), питому енергію когезії (ПЕК, дж/м3) і питому когезійну міцність плівкоутворюючих розчинів (ПКМ, н/м2) визначають при допомозі шарнірно укріпленої плоскої поверхні і дослідного зразка (частинки) сферичної, циліндричної, чи довільної форми з плоскими гранями, шляхом визначення кута j нахилу площини, при якому настає рівновага сил злипання і сил скочування чи зсуву дослідного зразка по змоченій досліджуваним розчином похилій площині. Об’єм розчину Vк в капілярній манжеті між сферичною чи циліндричною частинкою і плоскою поверхнею приймають рівним половині об’єму Vp такого ж розчину в капілярній манжеті між двома сферичними чи циліндричними частинками аналогічного розміру при однаковому периметрі змочування частинок Vk = 0.5 Vp ; (1) Об’єм Vp розчину між монодисперсними сферичними частинками визначають за рівнянням Vp = 2p R3 f1(k ) ; (2) 1 ù 2 é f1(k ) = ê1 - k (2 + k ) arcsin k ; 1+ k ú û ë 27907 6 r ; R r - радіус зовнішньої кривини меніска манжети, м; R - радіус сферичної частинки, м. Площу злипання SK сферичної частинки до плоскої поверхні, в зоні контакту яких міститься розчин в кількості VK, приймають рівною площі перерізу манжети, утвореної розчином Vp між двома сферичними частинками, площиною, що проходить через точку контакту, і визначають за рівнянням k= Sк = 2p R 2 f2 (k ) (3) f2 (k ) = k 2 + k - k 2k + k 2 . Об’єм розчину Vk у капілярній манжеті між циліндричною частинкою і плоскою поверхнею визначають за рівнянням Vk = SM × L ; (4) 2 SM = f ' (g') × R 2 = f ' ( g' ) × R , (5) g æ ö f (g ) = gç 1 - 0,25 4 - g 2 ÷ - arcsin , (6) 2 è ø æ ö f ' (g ') = g' ç 1 - 0,5 1 - (g ')2 ÷ - 0,5 arcsin g ' , (7) è ø g = B / R; g ' = B' / R, . (8) L – довжина капілярної манжети, м; SM площа поперечного перерізу манжети, м2; В – ширина статичної манжети при горизонтальному положенні плоскої поверхні, м; В - ширина динамічної манжети у момент рівноваги сил злипання і сил скочування при куті j нахилу площини, м; R - радіус частинки (зразка), м. Площу злипання Sk циліндричної частинки до плоскої поверхні визначають за рівняннями: а) для статичної капілярної манжети при горизонтальному положенні плоскої поверхні Sk = L × B , (9) б) для динамічної капілярної манжети S’k у момент рівноваги сил злипання і сил скочування S'k = L × B (10) Для робочого діапазону зміни ширини капілярної манжети, переважно (0,1R