Роль поверхностных эффектов при движении частиц в дисперсных системах Сафиуллин, Рузыл Акнафович

Введение к работе

Актуальность и практическая значимость темы

В настоящее время все большую актуальность приобретают исследования в области дисперсных систем. Дисперсной системой называется совокупность дисперсионной среды и распределенной в ней дисперсной фазы (частиц). Примеры дисперсных систем - туманы, дымы, атмосферные облака, коллоидные растворы. Взвесь твердых или жидких частщ в водных электролитах назьюается коллоидным раствором, если в газе или газовых смесях, то аэрозолем. В последнее время вопросы физики дисперсных систем приобрели особую актуальность в связи с проблемой загрязнения окружающей среды и все более интенсивным использованием в промышленности и хозяйственной деятельности человека, поэтому возникает огромное число важных практических задач экологии, метеорологии, химии, физики.

Термо- и диффузиофорез аэрозольных частиц, электро- и диффу-зиофорез коллоидных частиц являются предметом исследования специалистов, занимающихся физикой атмосферы, течением гетерогенных газовых систем, химической технологией, медициной, сельским хозяйством и другими отраслями.

Облвсть применения существующих методов описания аэродисперсных систем можно очертить, опираясь на классификацию частиц по параметру Кнудсена Кп=1/Ь, где I -средняя длина свободного пробега молекул среды, Ь -характерный размер частиц. Крупными называют частицы, для которых Кп < 0,01; умеренно-крупными 0,01 < Кп < 0,3; мелкими Кп»1. Если Кп ~ 1 частицы называют промежуточными.

При построении теории движения мелких и умеренно мелких аэро-

4 зольных частиц используются методы, кинетической теории разреженных неоднородных газов, для аэрозольных частиц, число Кнудсена которых порядка единицы, предложены экстраполяционные формулы во всем диапазоне чисел Кнудсена, а для крупных и умеренно крупных аэрозольных частиц - гидродинамический и термодинамический методы.

Значительный вклад в построение теории физических процессов термодиффузиофореза и злектродиффузиофореза дисперсных систем внесли отечественные ученые: Н.А.Фукс, Б.В.Дерягин, Ю.И.Яламов, С.С.Духин и др.

Встречающиеся в природе и в промышленных установках реальные твердые аэрозольные и коллоидные частицы имеют самую различную форму, отличающуюся от сферической. Иногда исследователи используют для экспериментов сферические, специально изготовленные частицы. Однако, такие случаи скорее исключение из правила, так как в естественных условиях аэрозольные и коллоидные частицы образуются в сложных природных процессах и их форма зависит от непредсказуемых начальных эффектов.

Выбор в качестве объекта исследования твердых несферических частиц, взвешенных в неоднородных газах и помещенных в растворы электролитов связан с тем, что эти обьекты недостаточно исследованы и освещены в научной литературе и в экспериментальных работах.

Ряд интересных закономерностей движения несферических аэрозольных частиц выявлен в более ранних работах профессора СИ.Яламова с сотрудниками, где рассмотрены частицы различной формы ( несферической ), без учета всех поправок по числу Кнудсена.

В диссертации для математически преодолимого случая цилиндрической нелетучей ( отсутствует фазовый переход на поверхности

частицы ) аэрозольной частицы проведен расчет скоростей У_т и Ы_ь с учетом всех поправок по числу Кнудсена и проведен качественный и численный анализ, позволивший выявить ряд новых, ранее незамеченных эффектов.

При электрофорезе коллоидных частиц в растворах электролитов ранее было недостаточно уделено внимания исследовании движения несферических частиц. Не исследовалось влияние различных эффектов при электрофорезе, таких как: инерционные эффекты, электрические, концентрационные и гидродинамические поля вокруг частиц.

Целью работы является построение теории движения умеренно крупных твердых цилиндрических аэрозольных частиц, взвешанных в неоднородных газах, с учетом всех линейных по числу Кнудсена газокинетических поверхностных эффектов. Дается также качествешшй энализ влияния всех поверхностных газокинетических эффектов на термо- и диффузиофоретическое движение частиц. Обобщение результатов элек-трофоретаческого движения диэлектрических сферических частиц на случай цилиндрических частиц.

При этом решены следующие задачи:

1. Получены формулы для скорости термо- и диффузиофоретического переноса умеренно крупных ( и как частный случай - крупных ) однослойных и двухслойных нелетучих сферических и цилиндрических аэрозольных частиц в гидродинамическом режиме.

2. Проанализировано влияние поверхностных газокинетических эффектов, линейных по числу Кнудсена, на скорость термо- Г иЛ и диффу-зиофореза Г иЛ умеренно крупных и крупных сферических и цилиндрических частиц. Дана численная оценка относительного вклада их в

скорость термо- и даіфузиофореза.

3. Проведен анализ влияния изменения отношения теплопроводностей жидкой оболочки и твердого ядра частицы к теплопроводности газовой среды на скорость f l/J.

4. Исследовано влияние инерционных сил на движение умеренно крупных нелетучих сферических аэрозольных частиц при термофорезе и диффузиофорезе.

5. Исследовано влияние скачка температуры в слое Кнудсена на диф-фузиофорез умеренно крупных сферических и цилиндрических нелетучих аэрозольных частиц в бинарных газовых смесях.

6. Получена формула для скорости электрофореза твердой цилиндрической частицы в слабо проводящем растворе электролита.

7. Получена формула для скорости термодиффузиофореза мелкой цилиндрической аэрозольной частицы в бинарной газовой смеси в свободно-молекулярном режиме; исследована устойчивость движения такой частицы при термофорезе в свободно-молекулярном режиме.

Научная новизна выносимых на защиту основных результатов работы состоит в том, что в ней впервые:

1. Получены выражения для скорости термофореза однослойной и двухслойной нелетучих цилиндрических аэрозольных частиц в умеренно разреженном однокомпонентном газе.

2. Выполнен качественный и численный анализ влияния поверхностных газокинетических эффектов, линейных по числу Кнудсена, на термофо-ретическую скорость; дана физическая трактовка полученных численных результатов.

3. Подтвержден отрицательный термофорез для высокотеплопроводной нелетучей цилиндрической аэрозольной частицы в умеренно разрежен-

7 ом однокомпонентном газе.

. Проведена численная оценка влияния инерционных сил на термо- и иффузиофоретическую силу и скорость умеренно крупных сферических елетучих аэрозольных частиц.

. Вычислена скорость термофореза двухслойной и термодиффузиофоре-а однослойной нелетучих крупных цилиндрических аэрозольных частиц бинарной газовой смеси с учетом термодиффузионных эффектов; роведен качественный и численный анализ полученных формул на ЭВМ. . Проведен учет влияния скачка температуры на диффузиофорез уме-енно крупной нелетучей сферической аэрозольной частицы в бинарной азовой смеси.

. Получено выражение для скорости диффузяофореза умеренно крупной вердой цилиндрической аэрозольной частицы в бинарной газовой сме-и с учетом всех поверхностных газокинетических эффектов, линейных о числу Кнудсена.

. Выполнен качественный и численный анализ влияния поверхностных азокинетических эффектов, линейных по числу Кнудсена, на диффузио-оретическую скорость сферической и цилиндрической нелетучих аэро-ольных частиц; дана физическая трактовка полученных численных езультатов.

ой частицы отличается от скорости диффузиофореза сферической аэро-ольной частицы, при учете всех поправок по числу Кнудсена.

4. Получено выражение для скорости электрофореза цилиндрической иэлектрической частицы в слабо проводящем растворе электролита.

5. Получено выражение термодиффузиофоретической скорости мелкой вердой цилиндрической аэрозольной частицы в свободно-молекулярном

8 режиме течения бинарной газовой смеси.

12. Исследована устойчивость при вращательном и поступательном движении мелкой цилиндрической аэрозольной частица при термофорезе в свободно-молекулярном режиме течения однокомпонентного газа.

Научная и практическая ценность диссертации. Полученные результаты являются дальнейшим развитием молекулярной газодинамики и физики, физико-химической гидродинамики дисперсных систем в приложении к движению цилиндрических и сферических частиц в дисперсных системах.

Доказано наличие отрицательного термофореза для высокотеплопроводной нелетучей цилиндрической аэрозольной частицы в умеренно разреженном однокомпонентном газе.

Впервые показано, что скорость диффузиофореза умеренно крупных аэрозольных частиц зависит от ее формы.

Знание формул для скорости термо- и диффузиофоретического и злектрофоретического движения твердых сферических и цилиндрических частиц дает возможность качественно и количественно прогнозировать поведение частиц, что представляет определенный интерес для широкого круга специалистов, занимающихся проектированием и конструированием приборов и установок, предназначенных для улавливания и разделения аэрозольных частиц, очистки жидкостей от примесей и взвесей и т.д.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на Международном Аэрозольном Симпозиуме ( Москве. 1994 ), на ежегодных научных конференциях и теоретических семинарах в Московском педагогическом университете ( 1990-1994 ), на кафедре теоретической

9 ризики Бирского государственного педагогического института ( 1993 ), га кафедре теплофизики Тверского технического университета ( 1994 ).

Публикации по теие диссертация )сновные результаты диссертации опубликованы в 17 работах, :писок которых приведен в конце автореферата.

Структура и обьеы диссертации [иссертация состоит из введения, обзора, четырех глав, заключения, :писка литературы (117 наименования ), двух приложений. Материал ізложен на 127 листе машинописного текста, включая 19 рисунков.

[РАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Jo введении обосновывается актуальность темы, описана структура иссертации, содержатся в виде краткой аннотации новые научные зезультаты, выносимые на защиту.

$ обзоре анализируется известная литература по теоретическому и жспериментальному исследованию особенностей термо- и диффузиофо-эетического и электрофоретического движения несферических частиц і неоднородных газах и в растворах электролитов, и на этой основе Еюрмулируются цель и задачи работы.

В первом параграфе первой главы проводится математическая юстановка и решение задачи термофореза твердой цилиндрической зэрозольной частицы в неоднородном по температуре умеренно разре-кенном однокомпонентном газе. Размеры частицы соответствуют числам {нудсена 0,01 $ Кп $ 0,3. Описание движения проводится в квазистэ-даонарном приближении с использованием гидродинамического метода.

Рассматривается цилиндрическая частица радиуса R, значительно

10 меньшего ее длины Ъ. При этом предполагается, что ось частицы перпендикулярна направлении градиента температуры [vTJ^. Система отсчета связана с частицей так, чтобы ось z системы координат совпадала с осью частицы, а полярная ось х совпадала с направлением fvT V. Частицу при этом можно считать покоящейся, а центр тяжести газовой среды - движущимся относительно частицы при г-<» со скорое-тью U перпендикулярно оси цилиндра.

При наложенных выше ограничениях распределение полей массовой скорости V, давления р, температуры I описываются следующей линеаризованной системой уравнений газовой динамики:

div 7 = 0,
U (vV ) = - Ivp + а р₇ ], ( і ,

V²! = 0, где р,т} -плотность, коэффициент динамической вязкости газа. При г-*» справедливы следующие условия:

V_r = |tf|cose, V_e = -|H|sin9. p=p_o, ( 2 )

^Te ^{= T}oe ⁺ I Ю J^rcosQ.

где p_o, T_oe -давление и температура газа на больших расстояниях от частицы ( r»R ); г,9 -полярные координаты; U -скорость течения газа вдали от частицы;

На поверхности частицы ( при r=R ) выполняются условия: 1. растекание в слое Кнудсена радиального потока массы газа; Е. условие, учитывающее наличие касательного скольжения газа вдоль поверхности частицы ( с учетом теплового скольжения, и вкладом в него эффектов, обусловленных кривизной поверхности, изотермическое и бврнеттовского скольжений ); 3. наличие скачка температуры в слое Кнудсена;

і. непрерывности радиального потока тепла через поверхность частині, с учетом рэстекания потока тепла в слое Кнудсена.

Подстановка решений, удовлетворяющих системе уравнений (1) и граничным условиям на бесконечности (2), в газокинетические граничные условия на поверхности частицы дает систему алгебраических ли-їєйннх уравнений, в ходе решения которой была получена формула для зилы Р_ и скорости W_ термофоретического движения умеренно крупной истицы в однокомпонентном газе

г/„

и; v_e vlnT_e,

( 3 )

( 4 )

-* ₊ * c„

L^i

R ^B

"ДЄ

^j; =

*TS1

R ^K

R E ^q

R ^E К1? R ^l R ^mJ

^T R

С 6 _* ^q R ж.

1 + C_ * + -^T R ж

i^](^1+2K*^CJ ' ^M = {[¹ -Ч И]" г}"

3 выражении (3) имеем: г>=т]/р; р -плотность газа; т] -коэффициент зязкости газа; к=г/р/2т], ЇП7=0,5772; К^д{.С_ш -коэффициенты теплового и изотермического скольжения газа вдоль плоской поверхности; эе -коэффициент теплопроводности; С_ -коэффициент скачка температуры г плоской поверхности; С и С - коэффициенты потока тепла и мас-;ы. растекающихся в слое Кнудсена; р' -поправочный коэффициент к зеличине коэффициента теплового скольжения газа вдоль плоской по-зерхности, связанный с учетом наличия кривизны поверхности; P_R -шэффициент, связанный с неоднородностью градиента температуры в

12 слое Кнудсена, опять же связанный с учетом наличия кривизны поверхности; р_в -коэффициент барнеттовского скольжения. Обозначения с индексом "1" относятся к частице, с индексом "е" - к газу.

На рис.1 представлены графики зависимости от числа Кп безразмерной величины ?_т / Гт]^ ("^eJ да /Т_еРеГ^?г* ^{вычисленной в} соответствии с формулой (3) в интервале 0<Кп^0,3. Графики построены для раз личных значений Л (1,2-Л=10~⁴.1СГ³;3-Л=1СГ^г;4.-Л=1СГ¹;5-Л=0,5;6-Л=1 где Л -отношение коэффициентов теплопроводностей газа эе_е и частицы эе_±). когда коэффициенты аккомодации тангенциального импульса с^ и энергии ctg равны единице. Из графиков видно, что величина Р* меняет знак с изменением числа Кп в интервале значений 0-0,3.

За счет чисто теплового скольжения термофоретическая сила направлена в сторону падения температуры во внешней среде, а за счет Оарнеттовских эффектов и растекания молекул газа в слое Кнудсена -в сторону роста температуры.

Аналогичная картина наблюдается и для безразмерной величины

^wt ^/|^Tu[^^Te]oo ^^TePel^=ui * ^по Форму-³¹⁶ (4-)).что представлено на рис.I (1.2-Л=10~^Л,10-³;3-Л=10~^г:4-Л=10"~¹ ;5-Л=0,25;6-Л=0,5;7-Л=1). Для цилиндрических частиц высокой теплопроводности подтверждается возможность явления отрицательного термофореза (рис. 1,2).

Явление отрицательного термофореза наблюдается для сильнотеплопроводных частиц (рис. 1,2). Это связано с тем, что при большой теплопроводности частицы происходит быстрая релаксация тепловой неоднородности вдоль поверхности частицы и резко ослабляется влияние передаваемого на частицу импульса из более "горячей" области газа в более "холодную" ( эффект теплового скольжения ). В этом случае решающую роль начинает играть эффект, связанный с деформа-

13 дней теплового поля в газовой среде в направлении, перпендикуляр-юм поверхности частицы. Это приводит к передаче импульса от газо-зых молекул на частицу в направлении роста темпеатуры в газе, что і составляет явление так называемого отрицательного термофореза. Во втором параграфе проводится математическая постановка и іешение задачи термофореза двухслойной с твердым ядром цилиндричес-:ой аэрозольной частицы в неоднородном по температуре умеренно раз-іеженном однокошгонентном газе. Постановка задачи здесь во многом :охожа на постановку задачи в первом параграфе.При этом на грэнице аздела двух фаз -твердого ядра и жидкой оболочки учитываются: . непрерывность температуры через поверхность раздела фаз; . непрерывность потока тепла через поверхность раздела фаз.

Получена формула для скорости термофоретического движения 1(_т меренно крупной двухслойной цилиндрической аэрозольной частицы. На рис.3 представлены грвфики зависимости .безразмерной вели-

инн lf_T /pief^J,» /^т_еР_е1=^г ^{от числа} ^^{1 в} интервале 0<Кпф,3. Л=0,001,М=0,1;1-А=0,1;2-А=0,5;3-А=0,8;4-А=1, где Л -отношение эзффициентов теплотешюпроводностей твердого ядра ж и жидкости Золочки частицы ж и М -отношение коэффициентов теплопроводностей здкости оболочки зе_± частицы и газа зе_е. A=a/R -отношение радиуса зердого ядра а к радиусу частицы R при ^=0^=1). В этом случае, экже как и з случае однослойной частицы,проявляется отрицательный ?рмофорез для сильнотеплопроводной двухслойной частицы с твердым фом. При этом определенную роль сыграло отношение теплопроводнос->й твердого ядра и жидкости оболочки к теплопроводности газовой зеды, что представлено на рис.4 ( У**= U^ /fcg] ^v_efa_e*L ^/Те| ,Г,4,4'-Л=0,001,М=0,01;2,5',5-Л=0,01,М=0,01;3,б',б-Л=0,1,М=0.1;

14 1,2.3-Кп=0;Г-Кп=о;01;4,5.б-Кп=0,1;4'.5',б'-Кп=0.3).

В третьем параграфе исследовано влияние инерционных эффектов на термофоретическое движение умеренно крупной твердой сферическо] аэрозольной частицы в однокомпонентном газе. Численный анализ показал (рис. 5. 1 -Re=0,5;2-Re=0,4; 3-Re=0,3; 4-Re=0,2; 5-Re=0,1; 6-Re=0 Re -число Рейнольдса), что влияние инерционных сил на отношение термофоретической силы с учетом этих сил к силе термофореза без учета этих сил (J = p^(Re)/ F ) увеличивается до 18 от основного эффекта. Скорость термофореза такой частицы остается нечувствителі ной к учету нелинейных членов в уравнениях гидродинамики в постановке Озеена.

В первом параграфе второй главы проводится математическая постановка и решение задачи термофореза двухслойной крупной цилиндрической аэрозольной частицы в бинарной газовой смеси с учетом термодиффузионных эффектов. Б граничных условиях учитывались:

6. радиальные к поверхности частицы конвективные потоки первой и второй компоненты внешней бинарной газовой смеси ( с учетом объемной термодиффузии );

7. наличие касательного скольжения смеси вдоль поверхности частицы ( с учетом теплового, диффузионного и термодиффузионного скольжений ).

8. непрерывности радиального потока тепла и температуры на поверхности раздела фаз твердое ядро, жидкости оболочки и внешней смеси.

Получено выражение для скорости термофореза 1/'^2х) двухслойной крупной цилиндрической аэрозольной частицы в бинарной газовой сме-си. Проведены численные анализы скорости Ну^2х) от безразмерной величины А для бинарной газовой смеси гелий-воздух (рис.б, A=a/R;1-

ж =420 Вт/мК;2-эе =230 Вт/мК;3-эе =10 Вт/мК;4-эе =0,588 Вт/мК, где а-
а а а а

рэдиус твердого ядра, R-радиус частицы, эе -теплопроводность твердого ядра частицы). С ростом радиуса твердого ядра частицы для высо-штеплопроводных ядер частщ наблюдается монотонное уменьшение скорости до некоторого минимального значения. Для низкотеплопроводного твердого ядра частицы ld^Zjc) возрасла на 2%. Монотонное уменьше-зие 11^^гж) наблюдается и для однокомпонентних газов 0_г> N₂, С_гН_г> ]0_г, Ат (рис.7, 1-C0₂;2-C₂H₂;3-Ar;4-N₂;5-0₂), для случая высокотеп-попроводного твердого ядра частицы. Здесь же проведен численный шализ безразмерной величины W*= Z/_T /pief^Oo, ^/т_еРе| ^{от BeJIH4iDffl} \. для твердой однородной частицы (рис.8, Л=эе_е/эе ) в однокомпонент-юм газе. Малое значение 11^ для высокотеплопроводных частиц обьяс-їяєтся тем, что происходит быстрая релаксация тепловой неоднород-юсти вдоль поверхности частицы и уменьшается тепловое скольжение.

Во втором параграфе проводится математическая постановка и )ешение задачи термодиффузиофореза крупной цилиндрической аэрозоль-гой частицы в бинарной газовой смеси. Получена формула для скорос-пл термодиффузиофоретического движения крупной цилиндрической ізрозольной частицы Щ_ъ в бинарной газовой смеси.

Проводится численный анализ зависимости Z/ от теплопроводное-и частицы эе (рис.9) в бинарной газовой смеси гелий-воздух. С рос-ом эе₁ скорость U быстро уменьшается по абсолютной величине и гри зе_х «150 (Вт/мК) величина У_Т1) остается постоянной, не зависящей 'Т эе₁, т.е. в этом случае релаксация тепловой неоднородности вдоль юверхности частицы выходит на максимум.

В третьей главе в начале проводится постановка и решение зада-:и даффузиофорэза умеренно крупных нелетучих сферических и цилин-

дрических аэрозольных частиц в бинарной газовой смеси. Описание даффузиофоретического движения проводится в квазистационарном приб лижении с использованием гидродинамического метода. Решение этой задачи раньше было проведено без учета скачка температуры в слое Кнудсена.

На поверхности частиц ( при r=R ) выполняются условия:

9. растекание в слое Кнудсена радиального среднемассового потока и потока диффузии смеси;

10. условие, учитыващее наличие касательного скольжения смеси вдол: поверхности частицы ( с учетом теплового и диффузионного скольжений, и вкладов в них эффектов, обусловленных кривизной поверхности изотермического и барнеттовского скольжения );

11. наличие скачка температуры в слое Кнудсенэ;

12. непрерывности радиального потока тепла через поверхность частицы, с учетом растекания потока тепла в слое Кнудсена и явления термодиффузии смеси.

В итоге были получены формулы для скорости даффузиофоретического движения умеренно крупных частиц в бинарной газовой смеси:

где U^ для сферической частицы имеет вид:

( 6 )

ж.

fl+2 -- +2-^—Іає,, в_± Е ^{J і}

(1-KnC_D)(1+2KnK_sl)

_F

17 Для цилиндрической частицы:

_к-

_w ^to

4 „ c_D т_е *<«>

_ _Г f_r _ тг __e n _ _D_ ^e__ '_-?__ "I

_K(T) I q *T _ _ D _D [e> _R *ij

г, ₊ Ъ. ₊ b_], ⁿ'A« ^D« p

¹ ae_t R ^{J i}

_]

( 7 ) (1-KnC_D)(1+2KnK_sl)

Полная скорость диффузиофоретического движения l/_D(5) определяется совместным влиянием отдельных газокинетических поверхностных эффектов: теплового, диффузионного, изотермического и барнет-товского скольжений; кривизны поверхности; эффектов растекания потоков диффузии и тепла, среднемассового потока, связанной с неоднородностью градиента концентрации в слое Кнудсена; скачка температуры в слое Кнудсена.

На рисунках 10 (для бинарной газовой смеси N₂-H₂, линии 1,Г), 11 (2.2'-N₂-0₂), 12 (3,3'-^-0^:4,4'4I₂-i^;5.5'-N₂-C0₂) для сферической частицы, по формулам (5,6) и на рисунках 13 (1,1'-N₂-H₂), 14 (2,2'-N₂-0₂), 15 (3,3'-N₂-C₂H₂;4,4'-N₂-Ar;5,5'-N₂-C0₂) для цилиндрической частицы, по формулам (5.7), представлены графики зависимости безразмерной величины U* от числа Кнудсена для бинарных газовых смесей. Линии 1,2,3,4,5 построены с учетом скачка температуры (члены с коэффициентами К^^Т) и К^^п) в формулах (5),(6) и (7)) в слое Кнудсена, линии 1',2',3',4',5' построены без учета этого поверхностного эффекта.

Кз рисунков 10-15 видно, что величина U* может быть как положительной, когда диффузиофоретическая скорость направлена в сторо-

13 ну роста концентрации п_2е (отрицательный диффузиофорез), так и отрицательной, когда диффузиофоретическая скорость направлена в сторону убывания концентрации п_2е (положительный диффузиофорез). Здесь п₂ -численная плотность молекул более легкого компонента бинарных газовых смесей.

Отношение членов безразмерной величины U^ для указанных бинарных газовых смесей показало, что для крупных нелетучих аэрозольных частиц основным эффектом является диффузионное скольжение вдоль поверхности частицы. Для умеренно крупных нелетучих аэрозольных частиц основное влияние на U* оказывают барнеттовское и диффузионное скольжения, растекание в слое Кнудсенэ среднемассового потока, кривизна поверхности и скачок температуры в слое Кнудсена. Вклад эффектов, связанных с растеканием потока тепла ( слагаемое, пропорциональное G ) и явления термодиффузии ( слагаемое, пропорциональное Kj ) несущественны. Исследовано влияние скачка температуры в слое Кнудсена на величину U*.

В диссертации показано, что скорость диффузиофореза цилиндрической аэрозольной частицы отличается от скорости диффузиофореза сферической аэрозольной частицы, при учете всех пощэавок по числу Кнудсена. Это отличие проявляется в основном через барнеттовское и тепловое скольжения, растекание среднемассового потока в слое Кнудсена и скачка температуры в этом слое.

В третьем параграфе исследовано влияние инерционных эффектов на диффузиофоретическое движение умеренно крупной твердой сферической аэрозольной частицы в бинарной газовой смеси. Численный анализ показал (рис.16, 1-Re=0,5;2-Re=0,4;3-Re=0,3;4-Re=0,2; 5-Re=0,1;6-Re=0. Re -число Рейнольдса; Y = F^^Re>/ P ), что влияние

19 инерционных сил на отношение диффузиофоретической силы с учетом этих сил к силе диффузйофореза без учета этих сил увеличивается до 18% от основного эффекта. Скорость диффузйофореза такой частицы остается нечувствительной к учету нелинейных членов в уравнениях гидродинамики в постановке Озеена.

В четвертой главе в первых двух параграфах проводится введение в область электрокинетических явлений в растворах электролитов и теоретически рассмотрена простая задача электрофоретического движения раствора у плоской твердой поверхности ( электроосмос ), под влиянием приложенного вдоль нее электрического поля (рис.17, х,у -декартовая система координат, Е -вектор напряженности внешнего постоянного электрического поля, й -условная толщина двойного электрического поля (ДЭС)). Получено выражение электроосмоса раствора Vgg.

В третьем параграфе решена задача электрофоретического движе-шя твердой диэлектрической цилиндрической коллоидной частицы в глабо проводящем растворе электролита.

Получена формула для скорости электрофореза У_Ер тэкой частицы і растворе электролита.

Показано, что скорость электрофореза цилиндрической частицы гри малых плотностях поверхностного заряда q пропорционально, а при іольших - обратно пропорционально q. При этом скорость !/_,, как >ункция q, проходит через максимум.

В прилояении I исследована устойчивость при вращательном и оступательном движении мелкой твердой цилиндрической аэрозольной астицы при термофорезе в свободно-молекулярном режиме течения однокомпонентного газа.

20 В приложении II проводится решение зэдачи о термодиффузиофо-резе мелкой твердой цилиндрической аэрозольной частицы в свободно-молекулярном режиме течения бинарной газовой смеси.