Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Несмотря на многочисленные теореме ские и экспериментальные работы в области исследования поверхно-гей раздела фаз, ряд вопросов, связанных с поверхностными и диффу-юнными явлениями, остается неясным или требует дальнейшего разви-ія. Так, слабо изучены вопросы, касающиеся определения величини інфазного натяжения в системе жидкость-жидкость, противоречивц и раниченны сведения о величине краевого угла на границе двух зкидко-гей. Практически отсутствуют методики, позволяющие проводить комп-жсные исследования поверхностных свойств жидких сред (в классиче-сих методах измеряется один из параметров, который, однако, не мо-іт характеризовать явление в целом). Требуют дальнейшего исследова-[Я вопросы взаимосвязи мекфазных характеристик жидкостей, позволяли определять поверхностные свойства твердых ограничивающих повер-юстей.
Актуальным является также исследование диффузии жидкостей в уз~ х трубках, являющееся ваэ&юй задачей медицины и биологии.
При выборе предельных и ароматических углеводородов в качестве іьектов.исследования учитывалось их широкое применение в качестве створителей и органическом синтезе, а их производных - в качестве карственных препаратов и кровезаменителей. Кроме того, измерешіе эффициентов диффузии жидкостей одного гомологического ряда ^гп+г' п=6+14) позволяет определять геометрические и гидродинами-ские характеристики молекул этих жидкостей. "
К настоящему времени экспериментально иссследованы свойства боль-го количества веществ. Однако для некоторых широко используемых дкостей поверхностные и диффузионные характеристики не определены, этому получение новых данных по межфазным и тешюфизическим параграм является актуальной и практически значимой задачей.
Большой практический интерес представляет разработка и реализа-я методов диагностики, позволяющих проводить комплексные прецизи-ные измерения различных свойств жидких сред. Перспективным для ких исследований является использование принципов голографической герферометрии, способных обеспечить высокую чувствительность, точ-зть и воспроизводимость измерений. Использование голографической <роинтерферометрии открывает широкие перспективы в решении таких
актуальных проблем, как исследование микрообъектов и процессов, пр исходящих в них.
Связь работы с научными программами. Исследования проводилисо рамках госбюджетной научно-исследовательской работы АНК " ИТМО и А.В. Лыкова" АН Беларуси и Белорусского государственного университ та по теме "Исследование процессов энергопереноса с учетом нелине: ных эффектов при взаимодействии полей" по программе "Энергетика-; (Я гос. per. 0I9I0055I07).
Цель и задачи работы состояли в исследовании и диагностике ме: фазішх явлений и процессов переноса жидких сред, разработке высок точных методик определения основных параметров этих процессов на о нове принципов голографической интерферометрии.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующої
впервые разработана и реализована комплексная методика определен поверхностных и межфазных свойств жидких сред на основе принципі голографической интерферометрии, обеспечивающая высокую точность воспроизводимость измерений краевых углов и поверхностных натяжен на границах твердое тело/ жидкость/ жидкость и твердое тело/ га: жидкость;
впервые получены значения величин поверхностного натяжения и краї вого угла, некоторых углеводородов из ряда предельных и ароматичен ких, которые могут быть включены в банк справочных данных;
разработаны принципиально новые методики определения козффицие] тов диффузии органических жидкостей, заключенных в узкие трубки, о< нованные на принципах голографической интерферометрии;
- проана,- 'зированы границы применимости моделей полупространства
неограниченной пластины в исследованиях явлений диффузии микрокод]
честв жидкостей;
- разработана и реализована голографическая методика определен
комплекса теплофизических свойств жидких сред в различных теплові
режимах.
Практическая и экономическая значимость диссертационной рабо1 заключается в том, что полученные результаты могут быть использоваї при создании прецизионных установок и приборов для исследован поверхностных и тепломассообменных свойств оптически прозрачных О] ганических и неорганических жидкостей. Методики определения коэфф; циентов поверхностного натяжения, диффузии, температуропроводности
з.
ругих характаристик (в частности, структурных и геометрических па-аметров капилляров) могут бнть непосредственно перенесены на иссле-ования объектов более сложной структуры (кровеносные сосуда, крове-аменители, сложные органические соединения и т.д.). Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Результаты и методики определения краевых углов на границе аздела твердое тело/жидкость/хидкость и твердое тело/газ/жидкость, снованные на принципах голографической интерферометрии.
-
Комплексная голографическая методика и результаты определения эверхностного и мекфазного натяжения ззздкоетей в капиллярах.
3. Установленные зависимости краевого угла п-алканов на границе
воздухом и водой и ароматических углеводородов на границе с глице-
яном от структурных параметров углеводородов. 1 4. Анализ границ применимости модели полупространства в исследрання;; процессов диффузии микроколичеств жидкостей.
-
Двухэкспозиционная голографическая методика определения ко-Ефициентов диффузии органических жидкостей.
-
Полученная экспериментальная зависимость коэффициента диффу-ш от молекулярной массы парафиновых углеводородов.
-
Методики и результаты расчета коэффициентов тепло- и темпё-ітуропроводности жидкостей с использованием двухэкспозициошшх го~ графических интерферограмм.
Личный вклад соискателя. Все приведенные в диссертации резуль-1ты получены лично соискателем и проанализированы с научными руко->дителями. Соавторы опубликованных работ принимали участие в разра->тке методик и проведении отдельных экспериментов, обсуждении резу-.татов. Обработка и интерпретация данных, а также вывода сделаны зтором лично.
Апробация и опубликованность результатов. Основные результаты іботн представлялись на семинаре "Оптические методы исследования юзрачных неоднородностей" (Москва, 1991 г.), международной конфэ-інции "Тепломассообмен - ММФ-92" (Минск, 1992 г.), международном мпозиуме "Flow visualization" (Япония, 1992 г.), международной нференции иИнтерферометрия-94м (Польша, 1994 г.), международном смпозиуме "Pluoome,94" (їранция, 1994 г.). Содержание диссертаци-мой работы отражено, в 9. публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введеш общий характеристики работы, трех глав, основных выводов и спис использованных источников. Объем диссертации составляет 112 страві в том числе 31 иллюстрацию и 3 таблицы. Список использованных исто ников включает в себя 135 наименований.