ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ультразвук в процессах тепло- и массообмена Теплообмен из "Ультразвук в процессах химической технологии" В производстве высокополимеров большое значение имеет получение продуктов заданного молекулярного веса, что достигается, в частности, деструкцией. [c.61] Ультразвуковая деструкция молекул высокополимеров имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами деструкции, применяемыми в настоящее время. Изучению этого вопроса посвящено большое число работ. [c.61] При применении, например, гидролитического и термического способов деструкции подвергаются в равной мере молекулы различных молекулярных весов, что приводит в итоге к получению продукта с большим разбросом значений молекулярного веса. Существенное преимущество акустической деструкции заключается в возможности получения молекул высокополимеров в узком диапазоне значений их молекулярного веса. [c.61] Выше говорилось о сложности механизма и закономерностей воздействия упругих механических колебаний на физикохимические процессы это полностью относится также и к деструкции высокополимеров. [c.61] Молекулы высокополимеров состоят, как известно, из большого числа (10 — 10 ) атомов. Расположение этих атомов в пространстве можно представить в виде выпрямленной цепочки, сферы или изогнутой цепочки. По современным представлениям наиболее вероятна форма изогнутой цепочки (нитевидная), что подтверждается экспериментальными данными. Нитевидные макромолекулы переплетаются, их массы суммируются, и весь комплекс молекул образует каркас в растворах высокополимеров. [c.62] Скорость и результаты процесса акустической деструкции зависят от концентрации раствора высокополимера, от продолжительности озвучивания и от таких параметров акустического поля, как интенсивность ультразвука и кавитация. Не менее интересно изучение влияния на этот процесс внешнего давления, частоты акустических колебаний, термического действия ультразвука и некоторых других факторов. [c.62] На основании опытов по акустической деструкции растворенного в бензоле метилового эфира полиметилакриловой кислоты установлено [152], что в интервале частот 10—284 при одинаковой интенсивности (1 ет/ся ) степень деполимеризации не зависит от частоты (рис. 48). С другой стороны, некоторые авторы указывают, что высокие частоты более благоприятны для указанных целей [153, 154]. Для всестороннего изучения этого вопроса необходимо проведение дальнейших исследований. [c.64] Эффективность деструктирующего действия ультразвука зависит от концентрации раствора высокополимера. Существует, однако, оптимальное значение концентрации, поскольку при переходе к очень низким концентрациям эффективность ультразвуковой деструкции уменьшается [160, 161]. [c.64] Мы не будем останавливаться более подробно на рассмотрении влияния различных факторов, в том числе природы растворителя [162], внешнего электрического поля [163] и др., на скорость и результаты акустической деструкции высокополимеров, а также на анализе различных представлений о механизме этого процесса. [c.64] Укажем только, что в настоящее время считают, что процесс акустической деструкции высокополимеров в значительной мере определяется силами трения между жидкостью, колеблющейся-в звуковом поле со скоростью порядка нескольких десятков см сек (стр. 14), и инертными переплетенными макромолекулами эти макромолекулы образуют каркас, который в определенной области концентраций не может следовать за колебаниями растворителя [164]. Расчет величины сил трения показывает, что они могут разорвать химические связи в молекуле высокополимера. [c.65] Эти представления позволяют, во всяком случае, объяснить влияние концентрации раствора высокополимера, термического действия и внешнего давления на скорость и результаты акустической деструкции. Так, в очень разбавленных растворах молекула при озвучивании колеблется вместе с растворителем, тогда как при высоких концентрациях растворитель достаточно прочно связан с сеткой геля и не способен к самостоятельным колебаниям. Таким образом, только в области промежуточных концентраций (гель-растворы) имеет место относительное движение между жидкостью и молекулами высокополимера, приводящее к их разрущению. [c.65] Необходимым условием разрыва является также определенная степень жесткости макромолекул, так как лишь жесткая негибкая молекула может разорваться под действием переменных по направлению сил трения. Следовательно, чем выше степень жесткости макромолекул, тем больше эффективность процесса акустической деструкции. Повышение эффективности этого процесса как при понижении температуры, так и при увеличении внешнего давления также, по-видимому, можно объяснить возрастанием жесткости макромолекул. [c.65] Скорость деструкции в соответствии с этим уравнением пропорциональна разности между длиной нитевидных молекул в данный момент времени и их конечной длиной, что хорошо совпадает с экспериментальными данными. [c.65] Интенсивные акустические колебания существенно ускоряют процессы теплообмена. [c.67] Физическая сущность влияния акустических колебаний на теплообмен при естественной или вынужденной коивекции сводится, по П. Н. Кубанскому [168—170], к воздействию акустических течений на пограничный слой и ламинарный подслой жидкости. Так, осесимметричное и плоское акустические течения у стенки гладкого цилиндра, направленные по нормали к поверхности, глубоко проникают в эти слои. Вследствие этого указанные слои претерпевают деформацию, смещение в иное положение и турбулизацию. Осесимметричные акустические течения у возбужденных резонансных систем пронизывают пограничный слой и внедряются в поток, вызывая сильные возмущения в ламинарном подслое, пограничном слое и потоке, омывающем цилиндр. Результатом всех этих изменений и является интенсификация процессов теплоотдачи. [c.67] Мартинелли и Л. Волтер [171], исследуя теплообмен в условиях естественной конвекции между цилиндром, соверщающим вертикальные колебания частотой до 40 гц, и водой, установили при Ке 7000 существенное влияние этих колебаний на интенсивность теплоотдачи. При Ре = 10 скорость теплоотдачи возрастает в 4 раза. [c.67] Калашников и В. И. Черникин [173] показали, что путем вибрирования горизонтального цилиндрического подогревателя (частота 1,7—27 гц, амплитуда 0,5—4 см) в жидкости можно увеличить коэффициент его теплоотдачи нагреваемой среде в 20—24 раза. По их данным в случае вязкой жидкости увеличение амплитуды а колебаний при постоянном значении частоты f или увеличение частоты при постоянной амплитуде приводит к значительному возрастанию коэффициента теплоотдачи а. Таким образом, а увеличивается с ростом скорости вибрации V. [c.68] С помощью рис. 49, отвечающего этому уравнепшо, легко определить значение критерия Нуссельта, а затем и коэффициента теплоотдачи а в указанных условиях. [c.68] Вернуться к основной статье