Процессы пропитки
Капиллярная пропитка является важнейшей стадией многих технологических процессов. Таких, как выщелачивание, производство нанесенных катализаторов, придание различным материалам необходимых свойств.Длительность и полнота пропитки в основном могут быть лимитированы такими факторами, как вязкость жидкости и смачивание твердой фазой, наличие защемленного газа. Поэтому интенсифицирующее воздействие должно быть направлено на уменьшение влияния этих факторов на процесс.
Уменьшение вязкости при увеличении температуры широко используется, но имеет предел, связанный со свойствами жидкости и пропитываемых систем. Для однородной жидкости ее вязкость от каких-либо воздействий существенно не изменяется. В неоднородных и неньютоновских жидкостях на вязкость могут повлиять электрические и гидродинамические явления. Вязкость полимеров (расплавов, растворов) может уменьшаться также в результате деструкции. Казалось бы, что наиболее простым является влияние на гидродинамику фильтрационного потока. Поскольку толщина пограничного слоя в колеблющихся потоках уменьшается с ростом частоты, то наложение высокочастотных колебаний должно влиять на скорость пропитки. Для выбора частоты колебаний можно принять, что толщина пограничного слоя должна быть меньше среднего диаметра характерных каналов (пор). Получившая наибольшее распространение кавитационная гипотеза объясняет ультразвуковой капиллярный эффект ударами кумулятивных струй или в упрощенном варианте давлением, возникающим при захлопывании кавитационных пузырьков около устья капилляра [22].
Каппилярный эффект объясняется следующими экспериментальными фактами:
1) в низкочастотных акустических полях (без кавитации) наблюдается как подъем жидкости в капилляр (положительный эффект), так и опускание жидкости (отрицательный эффект), в зависимости от характера асимметрии входа (диффузор или конфузор);
2) смещение уровня жидкости в капиллярах наблюдается при воздействии ультразвуковых колебаний на мениск в капилляре через воздух (в отсутствие кавитации);
3) "ультразвуковой капиллярный эффект" не наблюдается при гидродинамической кавитации без колебаний потока жидкости и в отсутствие колеблющихся в устье потоков жидкости;
4) насосный эффект, т. е. поднятие жидкости по капилляру, находящемуся в контакте с излучателем ультразвука, наблюдается как при кавитации, так и в ее отсутствие.
Приведенные факты указывают на то, что не только кавитация является источником постоянного давления, создающего ультразвуковой капиллярный эффект.
