Na všechny články

Fluidita a zdánlivý přístěnný skluz ztekucených kaolinových suspenzí

Zdánlivý přístěnný skluz (AWS) je mezifázový jev, který popisuje specifické okrajové podmínky, kdy disperze proudí podél stěny. AWS je způsoben interakcemi mezi disperzí a stěnou (prostorové důvody, elektrostatické interakce, …) a může být buď pozitivní (vznik ochuzené vrstvy zdánlivě zesiluje intenzitu proudění) nebo negativní (tvorba nehybné vrstvy zdánlivě potlačuje proudění). Elektrostatické interakce mezi disperzí a stěnou lze ovlivnit přidáním elektrolytů. V této práci je experimentálně studován vliv různých elektrolytů na AWS vodných kaolinových suspenzí. Fluidita a AWS charakteristiky čistě vodných a ztekucených kaolinových suspenzí byly měřeny pomocí rotační vizkometrie závislé na tloušťce mezery za použití nekonvenční geometrie kužel-kužel. Použité senzory byly vyrobeny z různých materiálů: nerezová ocel (hladká a pískovaná), titan a dural (s eloxovaným povrchem).

Jak kvalita povrchu senzoru, tak přítomnost elektrolytů silně ovlivňují pozorovaný AWS. V případě čistě vodné 40% kaolinové suspenze je na senzorech z nerezové oceli a titanu měřen pozitivní AWS (vznik ochuzené vrstvy), na eloxovaném duralovém senzoru negativní AWS (tvorba nehybné vrstvy). V případě plně ztekucených suspenzí je pozorováno newtonské tokové chování s prakticky neměřitelnými AWS jevy. V případě částečně ztekucených suspenzí je důležitý typ elektrolytu. Zatímco přítomnost Na2CO3 nebo NaOH kvalitativně nemění trendy AWS a jen mírně je zvyšuje, přítomnost SHMP (hexametafosfát sodný) vede k pozitivnímu AWS i na eloxovaném duralu. Na druhou stranu přídavek NaCMC (sodná sůl karboxymethylcelulózy) indukuje negativní AWS na všech studovaných površích.

 

Na obrázku je prezentován a) prostý smykový tok při různých okrajových podmínkách – běžný tok, pozitivní zdánlivý přístěnný skluz (vznik ochuzené vrstvy) a negativní zdánlivý přístěnný skluz (tvorba nehybné vrstvy), a b) vliv přítomnosti různých elektrolytů na změnu okrajových podmínek. Značení: σ–aplikované smykové napětí, h–tloušťka štěrbiny, U–makroskopicky pozorovaná rychlost horní desky, γ–smyková rychlost,  γapp–zdánlivá smyková rychlost, u–skluzová rychlost, b–extrapolovaná skluzová délka, δ-tloušťka ochuzené vrstvy, ζ-tloušťka nehybné vrstvy, χ = u/σ – skluzový koeficient

 

  • Pěnkavová V.*, Tihon J.: Bulk fluidity and apparent wall slip of deflocculated kaolin suspensions. Phys. Fluids 2024, 36(4), 043109. doi.org/10.1063/5.0203613
Tento web používá cookies. Více o cookies najdete zde.