Обзор полученных результатов

Обзор полученных результатов

Защитные свойства пены (теплопроводность). Дифференциальное уравнение, описывающее поток тепла в бесконечно длинном цилиндре при условии, что тепловой поток однороден по диаметру, имеет вил где t — температура, г — радиус (теплового потока), 9 — время, а — термический коэффициент рассеяния.

Таким образом, если характеристики неустановившегося теплообмена могут быть отмечены в условиях, аналогичных принятым при выводе использованной нами зависимости (что теплопроводность изогнутой пленки и медной трубы несравнимо больше, чем теплопроводность пены), мы можем определить термический коэффициент рассеяния пены. Пользуясь этими данными и зная коэффициент разложения или плотность и теплоемкость пены, можно рассчитать ее действительную теплопроводность.

Этот прием был использован для экспериментального определения теплопроводности пены, приготовленной из водных растворов и других пенообразующих веществ. Некоторые полученные таким образом данные приводятся. Влиянием изменения температуры на теплопроводность в данном случае можно пренебречь, так как разность температур между столбом пены и термостатической ванной минимальная.

В результате проведенных различными авторами исследований проблемы теплообмена в двухфазной среде было выведено большое количество уравнений, устанавливающих взаимосвязь между переменными. В большинстве работ принимается допущение, что взвеси содержатся в системе в виде частиц, имеющих сферическую форму. На модели подобного типа можно получить результаты только для таких систем, пористость которых, определяемая из выражения, менее 0,5.

Плотности пенистых составов обычно характеризуются коэффициентом разложения — отношением объема пены к объему содержащейся в ней жидкости а. Тогда, если пренебречь плотностью воздуха, для жидкости с плотностью 1 г/см3 пористость пены будет равна чтобы начался сток. Пена из чистого Mearlfoam начинает коагулировать (момент начала стока) через 10 мин после ее изготовления, в то время как добавление 1,5% Dow ЕТ-460-4 приводит к тому, что сток возникает только через 2,5 нас. Существенное ослабление стока наблюдалось и при увеличении концентрации CMC. Сравнить действие CMC и Dow ЕТ-460-4 невозможно, так как при испытаниях CMC стока практически не было. Ясно, что CMC более эффективный антикоагулятор, чем Dow ЕТ-460-4.

Характер пены, остающейся после окончания испытаний сток, также различен. Пена из чистого Mearlfoam, без стабилизирующих добавок, со временем распадается на отдельные небольшие клочки и наконец полностью исчезает. В то же время добавление Dow ЕТ-460-4 не только эффективно стабилизирует пену, но приводит к медленному обезвоживанию ее, так что в конце концов на поверхности остается слой вещества, имеющего сотовую структуру, полностью покрывающий участок, на котором проводился эксперимент. Однако результирующий слой пены имеет во много раз меньшую толщину по сравнению с первоначальной. Пена, стабилизированная 2% Dow ЕТ-460-4, стала сухой и жесткой через 120 час. Оказалось, что если не прибегать к механическому воздействию, такая пористая корочка может сохраниться практически неограниченно продолжительное время. Пена, стабилизированная CMC, дает губчатый остаток, менее жесткий наощупь, чем с добавкой Dow ЕТ-460-4. Она сохраняется также в течение чрезвычайно длительного времени.

Добавление 1,5% или более замедлителя заметно уменьшает сток. С течением времени большая часть содержащейся в пене воды испаряется; в результате образуется сухой или губчатый остаток. Разрушение или возникновение трещин на поверхности осевшей и высохшей пены не наблюдалось. Иначе говоря, такие покрытия не разрушаются и не высыхают. Единственное заметное преобразование пены заключается в уменьшении ее толщины, вызванном испарением содержащейся в ней влаги. Этот эффект может быть ослаблен, если увеличить толщину первоначального слоя пены; таким образом можно получить достаточно толстый слой сухой пены.

Исследование стока пены, полученной из разных пенообразующих составов, с добавкой или без них проводилось также и в условиях прогрева ее с помощью инфракрасной лампы; температура на поверхности пены при этом была около 100°F. Оказалось, что без стабилизирующих веществ сток пены при нагреве не отличается от обычного. В случае когда к пенообразующему составу добавлен, сток при повышении температуры пены меньше, чем в обычных тепловых условиях. Поскольку повышение температуры усиливает испарение влаги, именно такого результата и следовало ожидать. Добавка к пенообразующему составу 1% Dow ЕТ-460-4 приводит к тому, что пена, высыхая, дает остаток, имеющий практически однородную пузырьковую структуру и равномерным слоем покрывающий поверхность, на которую была нанесена пена.

Чистый 6%-ный Mearlfoam, а также с добавками Dow ЕТ-460-4 испытывался на замораживание и таяние. Каких-либо заметных изменений при замерзании ни в одном из видов пены не замечалось, за исключением того, что при быстром таянии замерзшей пены под инфракрасной лампой несколько ускорялся ее распад. Причины этого явления пока не удалось выяснить из-за недостатка данных.

Таяние льда под слоем пены. Данные, характеризующие таяние незащищенного, а также покрытого слоем пены льда, помещенного в пластмассовый резервуар. Во всех случаях толщина защитного слоя пены, покрывающей лед, и ее коэффициент разложения были одинаковыми; толщина слоя 1 дюйм и коэффициент разложения 6. Такой слой пены заметно уменьшает скорость таяния, которая характеризуется наклоном прямолинейного участка линии, показывающей увеличение стока талой воды с течением времени. Скорость таяния, или коэффициент стока с поверхности льда без защитного, слоя, составляла 469 мм/час. Слой пены толщиной 1 Дюйм, приготовленной  из Mearlfoam, уменьшил таяние до 240 мм/час, а добавление к Mearlfoam 2% Dow ЕТ-460-4 снизило его до 184 мм/час. Отсюда видно, что применение пенистых покрытий заметно ослабляет таяние льда при прочих равных условиях.

Здесь также толщина слоя и коэффициент разложения пены в каждом случае сохраняются без изменений; толщина покрытия 1 дюйм, коэффициент разложения 9. Как показали эксперименты, теплоизоляционные свойства пены при замерзании ухудшаются, что объясняется более быстрым ее распадом при нагреве. Характеристики теплоизоляционных свойств различных типов свежей (не подвергавшейся замораживанию) пены приводятся. И все-таки замороженная пена может предохранить лед от быстрого таяния. Применение 6%-ного Mearlfoam уменьшило скорость таяния с 470 до 244 мм/час; добавление 2% Dow ЕТ-460-4 увеличило эффективность защитного слоя. Замороженная пена снизила скорость таяния льда до 212 мм/час; однако такая же пена, но не подвергавшаяся замораживанию, довела ее до 184 мм/час. Хотя пена с добавкой 2% Dow ЕТ-460-4 в замороженном виде дает большую скорость таяния, чем та же пена без антикоагулятора и без замораживания, все же скорость таяния льда вообще без покрытия еще выше. Антикоагуляторы значительно улучшают защитные свойства замороженной пены. Необходимо отметить, что прибор для определения таяния не давал возможности создать «неограниченный запас холода», обычный в арктических районах в естественных условиях.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.