Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

корольки

играют

боль:.пую

роль

в обезуглеро>хиван\4[4

их

реа'кци'онная

поверхность' вероятно'

сои3мерима

3еркал,ом

металла.

|!оэтому

фактинеская

удель1ная

скорость'вьтгорания

булет

них{е величи)нь|

0;вь1числе|нной

по

уравнению

(!1,_

133)

еще боль:пе

приблизится

ней.

!ак или

ицаче'

но тормох(ением

химического

акта'

по-

видимому'

прене|брегать

не

следует'

оно

сопоставимо

диф-

фузионньтм.

Равновосие

пу3ь!рьна

петаллоп

9истая

окись

углерода

8ьттше

обсух<щалось

равновесие

окиси

углерода

х<идкой

сталью'

'когда

поверхность

раздела

фаз

бьтла шлоской.

Бсли

равновесии

металлом

находится

пу3ь1рек

€Ф,

то необходи-

мо

считаться

с его

ра3мерами

и местом

располо}кения

,внутри

ваннь1.

!,ействительно'

давле1{ие,окиси

углерода

внутри

пу3ь1рька'

к_ак_

неоднократно

,отмечалось

рядом

авторов'

в частности'

н. н.

[оброхотовь]м

14.

А. Анлреевь]м'

о'пределяется

урав-

нением

Рсо:

Р'*

п6,1'

?(тцл)

й(""')

'?(мет)

(у1, 134)

где

Р'

атмосферное

давле'ние;

7а

\а.

вь]сота

столба

удельнь:й

вес 1плака

и стали;

поверхностное

натя)кение;

радиус

пу3ь]рька.

Фбъединяя

три

,первь!х

слагаемь]х

в одно'

имеем

Рсо:

Р'+

(у|

135)

Формула (у!'135)

'по3воляет

рассчитать

давление

€Ф

в пу-

3ь1рьке'

}!аходящемся на

каком-либо

гори3онте

ваннь|

имею_

щем

определенньтй

ра3мер.

3:н3Ё[€

величинь]

рсо

нео'бходимо

для

вь|яснения,во'проса

термодинамической

устойнивости

пузь1рька.

1(ак

известно'

1последняя

зав|{сит

от 3нака

Б2, лри-

чем

общем случае

А'2

(1п [|

с,

1п

(3).

(у1' 136)

||ри-

заданнь|х

а,ктивностях

углерода

и кислорода

уравне_

ние

(!|,136)

упрошается

принимает

вид

Рт

(1,

р"'',

р3',, ).

658

(

у|

137)

Фтсюда

следует'

что

состояние

равновесия

3ырьком

до'стигаетс"

];}:":"];

'ь,.

1(онстанта

равновесия

реакции

(у],89)

в случае

п,оверхности

ра3дела

фаз

запитпется:

т?

р3о'-

,',

7]7Б_.

1ак

как граница

раздела

пу3ь!рька

вогнутая'

то

рав'но_

весное

давление

будет

иное'

именно

р3',,

1п

р&,-

2,йю

&?г1"''

3десь йсо

моле'кулярнь:й

вес 6Ф;

тс'

плотность

га3а;

радиус

пу3ь1рька.

.'.{олбинируя'вь]рах{ения

(у!,135),

(у|,138),

(у|,139)

(у|'140)

находим

(,,*

+):1п(в*

1п(а".а')_ж

(у1,

141)

|1о'слоднее

ур',,*"".

по3воляет

найтут

устойнивьтй

ра3мер

пу3ь|рька'

если и3вестнь1

давление

Р9

на

рас,сматри'ваемом

го-

ризонте

ва|ннь|'

тем;пеРат}Ра

состав

стали

0/0

о).

3тот

радиус

пу3ь|рька

получил

название

крити-неского.-

при

таких

размерах

пу3ь|рек

не

с}кимается (или

не

расширяется)

под

влйяние'м

сил

'вне1'шнего

давления

и'

,кроме

того,

не

реаги-

рует

с металлом'

т.

е.

не

только

механически'

но

химически

равновесен

с ним.

сам,ом

деле,

если

радиус

пу3ь|рька

ока}кется

почему_

{-19ч у9нь1пе

критического'

т.

е. если

1|тгр,

то

равенство

(у!'141)

нарушится.

.|!евая

часть

его

станет

Ёол"ш:е,',

!р."',

часть

умень!|]ится.

Аначе-говоря'

фактинеское

давление

,в

пу_

3ь1рьке.9уд":

больше

требуемого

по

условиям

равновесия

ре_

акции (у|'89)

€(".')

Ф1мет)

€Ф1пуз;,

т.

е.

рсо,,

)

Р3о,,.

€огласно

уравнению

(у|,137)'

что

о3начает'

что

^2>0

и пу3ь1рек

неустойнив.

Фн

дол>ке-н

умень1пать

с'во.и

размерь1

путем

перехода

газообразного

€Ф

в металл

виде

атомов

€

металла

пу-

(у1'

138)

плоской

(у1' 139)

(у|'

140)

|п

Р7

)

|пР/,,'

и Ф по

реакции

(у!,89)-.

|]оследняя

долх(на

идти

справа на-

лево'

что

вь]3овет

еще

больтпее

умень1пение

,,'

увеличит

ь2

конечн,ом

счете

обусловит

раств0рение

всер}

окис!{

угле-

рода

металле' т.

е' исчезновение

пу3ь]рька.

$а:против,

если

ра3мерь1

пу_

зурька

больше

критических'

т. е.

если /

}

|тср,-

то

|п

рсо,,

станет

меньше

1п

рь,

\ак

как

при

этом

'А^2

(

0, то

становится

во3-

мо}|{нь]м

са,мопрои3вольное

тече-

ние

реакции

(!|'89)

слова

напра-

во.

Радиус

пузь}рька

будет

воз_

растать'

что

обеспеч,ит

успе1пное

развитие

обезуглеро)к}твания.

(кр

Рис. 255.

Блияние

размера

пу3ь1рька

на

роо,

соответст-

€казанное

нение

(у1'140)].

?очка

пересечения

этих

кривь]х

соответствует

критическим

параметрам

пузь]рька.

€месь

двух

га3ов

(

аналогичному

вь!воду

сущеотвован|!ут

при

3аданньтх

условиях

пу3ьтрьков

устойнивьтх

размеров

можно

прийтгл,

основь1ваясь

на

несколько

инь|х

сообра>кениях.

йзменение

изобарного

потенциала

при

образовании

пу_

3ь1рька

равняется

приращению

его' обусловленному

перехо_

дом

частиц

из одной

фазьт

другую

(от

химинеских

потенциа-

лов

€

к потенциалу

€Ф),

плйс

р)бота

образованттй:новой

поверхности:

иллюстрирует

вующее

(р"о,)

Рсо,')

химинескому

кривь1е'

одна

и3 которьтх

отвечает

;ъ;";;;;;;;ы

рис'

255,

на котором

на|{есень!

две

Ф3о,')

равновесию

с метал_

механическому^

-р_авновесию

[см.

формулу

(у!,135)],

другая

хи-

мической

устойнивости

{спт.

урав-

1р"':Рс-

!л6)

{

ап'/'

(у|'

142)

3десь

слагаемое

4лг2о

принято

равньлм

ап2/3.

|!ока.

разн_ость

химичес'ких

|потенциалов

поло}кительна'

ве_

личина

веооятность

образования

пу3ьтръка

1пли

нис-

ло

таких

пузьтрьков)

А.-,

(у1,

143}

тем

мень!пе'

11ем

больгпе

в нем

частиц

€Ф,

т.

е. чем

'больше

п.

Ёапротив,

когда

}ио

{

рс

ро,

тогда

А,2

сначала

увели_

чивается

ростом

п'

а 3атем

падает

(рис.

256).

}1акоимум

А2

отвечает

ра3меру

пузь|рька'

л<оторь:й

так)ке мо)кно

назвать

критическим.

Аействительно'

дальнейтпий

рост

его :|!о)кет

г1ро-

,исходить

самопрои3вольно'

так'как

увелич€ние

€'в9Р[ ,кр

вь13ь]вает

сни>ке_

нууе

А2.

в.

и.

несис

А.

|4.

Френкель

[166],

следуя

этип1

путем'

рассмотрели

более'

с.цо}кную

3адачу,

когда

пузьтрек

обра-

3ован

двумя

га3ами

лар5ми

раство_

рителя

растворенного

вещества.

Ф,б,о-

3начая

число

молекул

пузь|рьке

пер_

во'го

второго

компоненто,в

нерез

п,

п",

а химические

поте'нциальт

их в

обе_

их

фазах

чере3

Р{

р,

р[

они

с'оставляют,вь|ра)кение

для

и3менения

изоба,рного

потенциала:

ьа:

(р.э_р;)

п'

Ф1-р;)

п"

4кРо.

(у1,144)

|!ринимая'

что состав

}кидкости

остается

постояннь1м

11,3а-

меняя

химические

поте,нциальт

комп,онентов

в пу3ь1рьке

с по_

мощью

уравнений:

Рэ:{|э'о|Ё7\п

"+]

[:'э: Р'э

'о

{

Ё[ 1п;+т

находят

А2

(ру

'о_

р;)

п'

0л\,о_

р;)

п''

{

Ё7

(

п' 1п

-!-

п'*п"

п':1п

;\1)

+'','.

|1риравнивая

4тг2о

а (п'

2"1'/"

о'бозначая

ру,о- р;

А;

р1,,_

Р'!:

Б,

получают

А2:

Ап,

_.Бп,,

(п,

п,,)"/'

пт

(п'т"$

!п"1п#т)

(у1,14г))

Рис.256.

€хема,

иллюстрирующая

влияние

числа час_

тиц в зародь|1пе

на

изменение

йзобар_

вого

потенциала

при его

образова_

,1|1и

-3та

формула

представлена

на

рис.

257 поверхностью

двоя-

кой

кривизнь:.

11роекция

ее на

,плос,кость

мох<Ёт

бьтть состав_

лена

из

трех полей.

условиях

первого (1)

из

них' где

++>0

Р1>о,

(у|,146)

0п'

0п"

пу3ь]рек

неустойнив

растворяется

>килкой

фазе'

'Рис.

257.

Блияние

числа

частиц

первого (п,)

второго (а")

компонентов

на изменение

изобарно_

го

потенциала

пр'и

образовании

зародь[ша. 0*_

седловинная

т0чка

!|[,

где

$-,,

хар€ктерен

самопрои3вольньтй

рост

пу3ь|рьков.

9то

касается,

области 11,

то

здесь-лис3о

++>о

9|<о,

0п'

ли,бо

наоборот.

14нане

говоря'

пу3ь1рек

устойнив

то по

отно_

]'1]ению

к одному

компоненту'

то

другому.

|1оэтому,

3ав|{_

симости

от

конкретнь]х

условий,

возмо>кно

как

ра3раста|{ие.

так

|1 исчез'новение

пузь|рька.

|1риведенньтй

вьтвод

намечает

пути

и3учения

поведения

пу_

3ь]рьков'

образованньтх

несколькими

компонентами.'1акое

поло}кение

почти

всегда

имеет

место

при

обезуглеро)кивании

стали.3десь,

помимо

€Ф,

пузь|рек

пёрехоляй

та*>ке

дру-

гие

вещества'

например

водород

и азот'

растворе1{нь]е

в ме_

талле.

Ёапротив,

для

поля

о^2

0п'

(у1,

147)

!словия

во3никновения

]1узь1рьков

}ки

д'кой'стали

14з

сказанного вь]1пе

следует'

что

пу3ь]рек

газа'

,возниктпий

х(идкости,

способен

к последующему

р0сту

только

том

случае'

когда

его

радиус

достиг

критического.

|1узь:рьки

мень1|]их

ра3меров

так }ке'

ка,к

'и

за,р0дь||пи

кристаллов,

явля-

ются

неустойчивьтми

и снова

раство'ряю'тся

в х<идкой

фазе;

(р,итинеский

радиус

пу3ь1рька

весьма

чувствителен'

как это

следует из

уравнения

(!|'141)'

к величине

поверхностного на_

тях{ения

и степени

пересь1щения

)кидкости'

€оглаоно

14.

А. Андрееву

[159]

влияние

этих

факторов

мо)кет бь:ть

пред-

ставлено

да|ннь|ми

табл.

7\.

а6 лица

чиспо

нолекул

со

пу3нрьке крн|ического

разнер!

в !!вх(и}остх

от

условий

.9*

$в

;Ф

Ф=

'!Ё

7о

900

500

2000

2,85

0,59

,35

5,66

,35

45,2

9,42

,35

60,3

12,6

0,31 0,11

0,07 0,05 4,9в.!01

16_9'з

:о|,

2,99 1,от

о,оо о,цв

о,эц.:о]0

10_1,46'|0||

4,01

!,71

1,10 0;в0

4;16.1019

10-9:7-'

|0:'!

о,6о

:,зо

1''17

|',б7 :о,].1о''

{[_:о,:.:о1!

1ак

как

поверхностное

натя'(ение

>келеза

близко

1800

эре|см2,

то'для внутренних

горизонтов

мартено'вской

ван-

ньт

наиболее

интереснь|

две

п'оследние

строки

та6л.

71. Аз

них

следует'

что в этих

условиях

критический

радиус

пу3ь1рька

относительно

велик

и и3меряется

,соть|м,и

долями

миллиметра.

Бго

о:бразование

свя3а,но

со ско|плением

данной

точ'ке

3начительного

числа

молекул

(порядка

1010_.'

1011).

€амо-

про,и3воль'ное

о'существление

подобного

собь:тия

мало

вер0ят_

но'

так

как требует

весьма

боль:шой

еди}{овременной

концент-

ращи

атомов

углерода

кислорода

в малом

объеме

металла.

самом

деле'

вероятность

флуктуации

изобарного

потен_

циала системь|

на

величину

А,2 вьтрах<ается

уравнением

А*,{_#).

(у1'

148)

3десь

число А

прп6лпзительно

равно

обшему

числу

моле-

кул.

8го

порядок.колеблется

от 10:о

до

1030. 3елпчина

8,2

'в

661

критический

радиус

[0з'

при пересь|щен|1п

р |р"

дФ

оФФ

>Ё

:яц

>Ф

Бф

эа

=о

6д

',,

*,0

случае

образования

3ародь|1|]ей

составляет

одну

треть

его

по-

верхностной

энергии:

4''э'.

(у!'

149)

(ак

видно'и3

последней

колонки

табл.71,

отношение

^2|ьт

весьма

велико'

вследствие

чего.-в-ероя]ность

обра3ования

г{у_

3ьтрька'

согласно

вь]ражению

(у!'148)'

становится

6лизкой

к нулю.

€ледует

отметить'

что

такое

за1ключение

получается

для

наиболее

благоп'риятнь!х

условий

образования

зародьттпей.

А,']|9

1у1€}]ь1|-[их

пересь1щений

значе,ние

,икр

возрастает'

а ве-

роятность

возникновения

пу3ь1рька,падает.

Ёа_этом

основа_

нии

о'бьтчно

делается заключение

о нево3мо}|(ности

самопро-

и3вольно'го

образования

устойнивого

пу3ь1рька

окиси

углерода

в об'ъеме

чистой

>кидкой

стали.

3тот

вьтвод

иллюстрируется

такх(е

сопоста.влением

вел1{_

чин

во3мо)кнь|х

необходимьтх

пересь1щений.

|1о

расчетам

3: * * уе :::.1,

-"_.Р

'"тность

спрнта

н н

ог'

'*д."1""

!],Ё'р

ка

(-(-,

ванне

становится

измеримой

тогда'

когда

при

о:

:900

эр9|!у2

критический

ралиус

умень1пается

до

величинь!

порядка

10_7

см' ?акие

3начения-,'.{

"озмох<нь|

литпь

случае

чрезмер1ного

пересь1щения

металла

по

отно1пению

окиси

углерода.

(-огласно

14.

А.

Андрееву'

пересь|щение

долх{но

со-

ставлять

3300,

Р3',

5130_

атй,

нто

весьма

маловероятно.

Аейств:ттельно',пересь]ще}1ность

ма,ртеновской

ванньт

от-

нойении

€Ф,

как

чРави.п9'

невелика.

й'

д."",'й

Б"!!-'Ё.'._

дователей

[25;

33;

91;

163].

концентра]{ии

углерода

кислоро-

да

в металле

таковь1'

что

они

способнь:

находиться

0авно-

весии

газообразнь:м

€Ф,

имеющим

давление

Р3''_]1,ь-

5'0 атм.

1акое

небольгпое

пересь]щение

(:-3

рЁа}

,.''"",

согла'сно

и3ло}кенному,

нево3мо}кнь1м

самопроизвольное

3а-

Ро>кдение

пузь|рьков

внутри

чистой

жидкой

ст?ли.

аналогичнь|м

в_ь|водам

пришел

||.

Балле

[189],

подсчи-

тавший

критически*

р!!йус';у;;;;;;,

(2.:о_з

!-'10-|

см\

для

различнь1х

степеней

переокисления

металла

(^|о]

[о]-

[Ф]р

0,05

0,0050/0)

при'

160б.с

й'

р'.'',",,*

глубинах

ванньт.

|1римерьт

перегрева

чисть|х'

дегазированных

х(идкостей

сосудах

с хорошо

оплавленнь1ми

стенками

мо>к,но

найти,

на-

1!1'.р'

курсе

физики

о.

д.

!,вольсона.

йм

привод"'Ё',

частности'

даннь1е

о_возмох(ности

перегрева

во7{ьл

до

2006

€

при

давленци 1 атм.

!гц

этом

отмечается'

что введение

1перо-

ховать]х

тел

ре3ко

облегчает

газообразование.

1о

х<е мо}|(но сказать

не только

'кипении

органических

и воднь1х

раствор0в'

но

о газообразовании

ре3}/льтате

хи-

мической

реакции

х{идкости.

Аля

металлов'

,поверхностное

натя)кение

которь1х

десят-

ки

ра3

больтт:е,

чем

воднь1х

ра'створов'

эти

3атруднения'

естественно

[см.

уравнение

(у1,148)1,

ёще

больтше.

^€пратши-

вается'

чем )ке

объяс'няется

факт

,вь1деления

€Ф

в мартенов_

ской

ванне

при пересь1щениях'

в ть|сячи

ра3

меньших'

чем

о)ки-

даемь1е

(см.

табл.

71)?

Фдин

и3

ответов

на этот

вопрос

дает

анали3 влияния

твер.

дь]х

тел

на вероятность

образо'вания

зародьттпей.

8лпянне

поверхностп

твердого

тепа

па

заро'|{дош..е

пу3ь!рьшов

Фбщеизвест1{о'

что

при

дегазации

пузь|рьки

обь:чно

возни_

кают

не

о'бъеме

>кидкости'

а в

местах

соприкосновения

ее с

твердь1ми

телами.

Ёапример,

холодная

водопроводная

вода,

нали"[ая

сосуд' ока3ь!вается

пересь1щен,ной

воздухом'

так как

повь1силась

ее температура

умень1пилось

давление.

Рдале-

ние

газа

и3

нее начинается

о,бразования

роста

пузь1рьков

на

стенках

сосуда.

1о

х<е наблюдается

'пр|1

кипении

)кидкости.

|!арообразо_

вание

концентрируется

на

поверхности

твердь1х

тел.

(ипение

без

больтшого

перегрева

происходит

сосудах

шероховатой

поверхностью

или при

введении

в }кидкость

пористь!х

тел'

ка-

пилляров

т.

п.

Бсе

эти

другие

многочисленньте

наблюдения

показь1вают'

что

присутствие

твердьтх

особенно

,пористь|х

тел

существен-

гто

облегчает

во3никновение

зародьттшей_

газовой

фазы.

ринины

влия'ния

1-|ри

обра3овании

пу3ь1рька

на

ровной

гори3онтальной

по-

верхности..,форма

его

определяется

соотношениём

ме>кфазньтх

натях<ений.

'на

границах

твердого

тела

)кидкостью

'(о'".*)

газом (о'".")

так}ке

последнего

)кид'костью

1о*}).

1|ри

этом-во3мох('нь|

два

случая

(рис.

258).

3 первом

из

них )кидкостБ

смачивает

твердое

тело

}унтпе,

нем .аз'(о."."

}

) о'".*)'

во

втором*наоборот,

е.

Ё'"."(о."'*. с!у{йй

отвечает

острому

углу

смачивания.

Ёапротив,

Аля

слуная

угол

0-тупой,

и пузь|рек

имеет линзоподобную

форму.

€вязь-ме}кду

ме>кф]зными

натя}|{ениями

краевь1м

углом

дается

обь:чно

уравнениеш1

6я<'тв

бтв.г

о*."

со5 0.

'6ф

(у1' 150)

(ак

показали

Б.

Арон

А.

А. Френкель

[190;

194], вьт-

рах{ение

(у|'150)

справедливо

лишь

в ча,с'тнь1х

случаях,

когда

твердая

подкладка

однородна

по всему

периметру

со,прикос-

нования

фаз

когда

пу3ь!'рек

(или

калля)

располагается

на

горизонтальной

поверхности.

.(,ля

накл,онной

пове.рхно'сти

характерна

несимметричная

форма

пузь1рька

(капли

с переменнь:м

углом

обуслов.пен_

]]!

Рис.

258.

Форма

пузь:рьков, об,ра-

Рис. 259. €хема

скатьтваю-

3овав1лихся

на горизонтальной

щейся

капли

и поднимаю_

поверхности твердого

тела:

щегося

по

наклонной по_

>хидкость смачивает

твердое

тело

верхности пузь|рька

луч!ше га3а; !|

гаэ омач1ивает

твер_

дое

тело луч1це

жидкости

ная

действием

гравитационнь1х

сил

(рис.

259).

3тот

слунай

имеет

место на откосах

ваннь1х'

причем

пу3ь1рек

мох{ет

!под_

ниматься'

,капля

скать1ваться

ли1пь

,при

определенной,

кри-

тической

массе.

||оследняя

мох{ет

бьтть найдена

из

соотно1пения

Ао

о'"."-|-о

Фтсюда

31п

с{

2гА,о

&'',:

€

:2у

!!-

п9

(у1'

151)

(у|

152)

,"-

радиус;

1([

мас,са

пу3ь|рька

(капли);

>к.

б>к.тв-

энергия

адге3ии

(прилипания)

;

ускорение

3емно,го тяготения.

Форма

пу3ь]рьков

капель'

ле)кащих

на

горизонтальной

поверхно,сти

(см.

рис.

258)

и находящихся

равновесии

хи_

мически

'не

в3аимодействующей

ними

)кидкостью'

и3учалась

рядом

авторов.

Фбщее

!ифференшиальное

уравнение

той части

поверх'но-

сти

капли'

на котор'ой

вследствие

ее отдаленности

не

отра-

)кается

материал подкладки

(слунай

рътс.258),

имеет

вид

^а2

:;*+й.

(у|,153)

3десь

1?т

&э

главнь]е

радиусь1

криви3нь|

ках<дой точки

поверхности;

разность

плотностей контактирующих

фа3

(без

тверлой);

ме>кфазное

натя?кение

(о,к.ж!

|1ли

о;к.")

]

.т

расстояние

точки

Ф1

3€![1йтЁБ]

кап!и

по

вертикали; ,?о

радиус

кривиз,нь|

вершине.

3то

уравнение

справедливо

для

поверхности

капли'

уда-

ленной

от места соприкосновения

)кидкости

твердь1м

телом.

Б нем'учтень1

только

силь] тя}кести

поверхностного

натя)ке-

ния.

!,ля

пра'ктичес,кого

применения

его

}Аобно

и'нтегрировать

графинески,[191

;

192].

Формула (1!'

153) верна ||

для

поверхности

пу3ь|рька.

этом

случае'

однако'

величина

А/ будет

отрицательн,ой.

Б.

!!4. Ёесис

[193]

исполь3овал

для

характеристики

формь1

пу3ь]рька

ре1шение

й.

Френкеля

[194],

полученное

для

кап_

ли'

располо>кенной

на гори3онтальной

поверхно,сти.

инте-

гральной

форме

это

уравнение

имеет

вид

з|п2

+: *

(А"_

у"\

+х9

п), (у|,154)

|де

ордината

контура

пу3ь1рь-

ка;

|т

!мацс

вь|сота

пузь|рька в

-+-

л1 &я

0*."

те"ть

.[!агран>ка; а2

пара_

метр'

имеющий

разме,"Ё1',

квадра_

та

длинь];

плотность;

уско-

рение

силь1 тях(ести.

Рис. 260. €хема

роста

пу_

9равнение (у|,154)

иллюстри-

3ь|рька' сидящего на

по'

рует

и3ме'нение

формьт

пу3ь1рька

верхности

твердого

тела

при

его

росте

вплоть

до

отрь]ва.

€

его помощью мох{но

показать, что

рост

пузь1рька под

влиянием

архимедовь!х

сил вь13ь1вает постепенное

увеличение

угла

0 и появление пере}кима

(рис.

260)' приводящее к отрь1-

ву.

3то наступает

тогда'

когда подъемная

с|1ла становится

равной

силам

сцепления

вдоль перешей'ка. |1осле отрь1ва

ос'новной

массь| га3а

на поверхности твердого тела остается

линзоподо,бньтй

пузьтрек.

€казанное

имеет

место

случае

||, когда

90". 3десь

однал{дь|

возникгпий

пу3ь|рек

буде' всегда

оставлять

после

отрь[ва

готовьтй зародь]1п.

3то

устраняет

указаннь|е

вь111]е 3а_

труднения

для'перехода

атомов

у]'лерода

кислорода

в газо_

вую

фазу.

Более

того' твердая

поверхность'

не

смачиваемая

метал_

лом

90")'

не

только сохраняет

ранее

возник1пие

3ародь1-

|1]и

в виде

остатков пузь|рька'

но

существен,но

облегчает

их

появление

3аново.

3то

обстоятельство

вь13вано

тем'

что

радиус

криви3нь1 линзоподобнь|х

|пу3ь|рьков

мох{ет

дости,гать

больтпих

значений

да}ке

при очень

малом

объеме

газа. €ледовательно'

капиллярное

давле'ние

этом

случае

,пони}кается.

йначе

гово-

ря'

здесь' по

сравнению

со

сферинеским'пу3ь1рьком'

3начитель_

но

мень1пее

число

молекул

мох{ет образовать

3ародь11ш

крити-

ческих

ра3меров.

Бсе

это весьма

облегчает

процесс образова-

ния

зародьтгшей.

|(ро-ме

того,

способствовать

возникновению

пу3ь1рьков бу_

дет

избирательная

адсорбция

молекул

га3а на

поверхности

твердого

тела'

не

смачиваемого)кидкостью

(0>90").

Фна

особенно

велика

для

негладкого'

сильно

пересеченного

рельефа

границь!

раздела.

самом

деле'

и3менение

изобарного

потенциала

А20

при

формировании

зародь]:ша

газовой

фазьт

на твердой'подкладке

составляет

лт.

/)!.-

('*."3*."

''"."3'"."

о*.

,"3*.'").

(у1

155)

!,опуская

первом'приблих<ении'

что

поверхность

зародь[_

ша

являет,ся

частью

сферьт,

вводя

краевой

угол

[см.

урав-

нение (у|,150)],

получим

[20

:*-*..5*."('

*"'.0+.в'*).

(у1,

156)

Р1з

последнего

вь|ра)кения

вь1текает'

что

ростом

угла

т.

е.

увеличением

адге3ии

га3а твердь|м

телом'

,величина,

стоящая

в ско,бках,

умень!пается.

||оэ1ому

при

заданной'

ве_

личине

поверхност|{

5*'"

и3мене,ние

изобарного

потенциала

падает.

3то

означает

увеличение

вероятности

гетерофазной

флуктуации,

обеспенивающей

формирова'ние

устойнйвого

,у-

3ь|рька.

этому

}ке

дол)кно

приводить

и пони)кение

поверх-

ностного

натя}кения

металла.

йначе

о_бстоит

дело'

когда

)кидкость

смачивает

твердое

тело (0

90").

этом

случае

образуются

сравнительно

не-

оольшие,

почти

сферинеские

пузь|рьки'

которь1е

после

отрь|ва

не

оставляют на поверхности 3ародь11пей.

3то

свя3ано с тем'

что

для

90"

работа

отрь1ва всего пу3ьтрька

м,еньше' чем

та' которая

необходима

для

его части+{ного

ра3рь1ва.

кроме

того'

малая эффектив,ность подобньтх гладких

поверхностей

обусловлена

так)ке

больтшой'кривизной

частиц',существенно

повь11пающей

равновесное

давление

рсо,г.

Блия,ние

смачи вания

Рассмотрим

некоторь1е !1з

опь1тнь1х

даннь]х,

иллюстрирую-

щих

сказанное вь|т!те. |]ре>кде

всего

неоднократно

установле-

но'

что объем 7 открьтвающегося

пу3ь1рька тем

,больше'

чем

о [

рис' 262. 3ависимость

фор_

Рис.

261. €хемь:

фотографий

пузьтрь-

ппьт

пузь:рька

пара от

сма-

ков

разнь|ми

краевь1ми

углами

пе-

чиваемости

поверхности

ред

отрь|вом от

электрода

-'ту;

?*Б''"'

0:97.

*"-"#:';#"-#.""","ч'','ъх!}.

мень1пе твердое

тело

сма!1и1ается

>л{идкостью.

[[4наче

говоря'

3начение

растет

вместе

с йраевьтм

углом

Ё1а

рис.

261

прелставлень]

[!95]

схемь:

фотографий

пузьтрь_

ков перед

отрь|вом

от электрода

для

18, 75

та 97'.

\ак

видно

и3

рис'

261,

размер

их

увеличивается

вместе

с 0.

}словия

особенности

ки'пения

)кидкости'

подогреваемой

онизу

чере3 горизонтальную

поверхность'

изучались

по-

мощью киносъемки

[196].

Рис.

262

подтвер)кдает'

что в

зави-

симости

от смачиваемости

подкладки

размер

форма

пу3ь]рь-

ков и3меняются

так'

как говорило'сь

вь]1|]е.

3ьтяснилось,

что

отрь1в

пузьтрька

первого

типа

90')

происходит

ре3уль_

тате

его пере)кима'

и на поверх'ности

твердого

тела

остается

готовь:й

3ародь]ш'

3то

не наблтодается

для

смачиваемь|х

по-

верхностей,

€.

когда

угол

90.

[197].

[[4нтер-есно

отметить'

что

рост

пузьтр|ка

на

твердой поАо-

греваемой

поверхности

осуществляется

бьтстрее,

чей

после от-

рыва.

9то

объясняется

менБ1шими

перегреЁами (а

следова-

тельно'

пересь1щениями)

объема

х(идкости

,по

сравнению

с поверхностью'

чере3

которую

подводится

тепло.

Аналогич,ньте

наблюдения

о существовании

при

разлин,ной

смачиваемости

трех

тцдоР

.пузь]рьков,

изобра>кеннь1х

на

рис.

261,

бьтли

сделаньтА.

А.

Андреёвьтм

[159;

206].

Фсторох<но

сливая

воднь1е

растворь]

уксусной

кислоть1

содь1'

огг

уста-

но,вил'

,кроме

того'

что

в новь|х

стекляннь]х

сосудах

с хоро1шо

проплавленнь]ми

стенками

га3овь]деление

отсутствует.

Ёапро-

тив'

при

внесении

1шероховать1х

ча'стиц

или

кусочков'

'не

сма-

чиваемь1х

растворами'

-а

так)}(е

слунАе,

если

стенки

сосуда

и3ъедень]'

происходит

бурное

вьщеление

€Фэ.

Фно

сосредото-

чивается

на

по,верхности

твердого

тела.

3десь

ва)кно

подчеркнутъ

два

обстоятельства

интенси-

ф.

^икаццр

га3овь[деления

на

несмачиваемь1х

подкладках

90')

и облегчение

образования

пу3ь!рьков

шероховать1ми

телами.

€.

14.

(апиро

[193]

в опь1тах

с водой

такх(е

пока3ал'

что

увеличение

краевого

угла

смачивания

(при

переходе

от

тща-

тельно

очищеннь]х

сосудов,

гАе

0:5+

10",

к покрь1ть1м

пара-

фином,

гАе

100-110')

усиливает

интенсивность

га3овь!де-

ления

степень

дега3ации' а

так)ке

размер

открь[вающегося

пузь]рька.

€огласно

н.

[оброхотову'

интенсивность

кипения

ван-

ньт

мартеновской

|печи

существенно

3ависит

от состояния

пода

первую

очередь

от

степени

его

о1]]лакованности

;[93].

аб

лица

"",#;;;;"}"й:жж

^,'.ъ""ч;1

краевой

у?ол

'с"**.>

для

к.пли питьтвания

магне3итового

пода

не|алл!

на

Аагнезите

]1]лаком

сло)кное

явление (ме_

одновременно

параллельно

этим

увеличивается

смачивае-

мость

пода

металлом.

[!одобньте

наблюдени

6ьули

сделань],

например'

€.

!,1.

€апиоо

{19в]'

А. .&1.

.[|ев'ийь:м

[199]

дру-

гими

[200].

частности'

согласно

128

118

\25

108

у9цв^9му

из

них'

кР-а:вчц

угол

для

капли

металла (0,7-

1,\40|о

€ и

0,13_0,2ьоь

мп\,

'.*'щЁй

на

о1плакованном

маг-

не3итовом

черепке'

бьтл

заметно

меньше'

чем

для

капл|1'

ле)ка-

щей-

на

не'о1плакованном

черепке

(табл.

72)'

Аналогичнь]е

ре3ультатй

оь:лй

йолученьт

А.

.&1.

.[|евиньтм

для

металл'ов

различного

со'става.

Фн

на1пел'

например'

что

для

армко-железа

на

нео1плакованном

магне3ите

среднеё зна-

чение

угла

0' составляет 126'. |(огда

>к,е

подкладка

ошлако_

вана

руАой

или окисл'ительнь|ми

шлаками

да}ке

1плаками

восстановительного

периода'

то величина

0, сни>кается

до

104'.

|!о

даннь1м

Б. !!4. 1(озлова

и Б. А.

$войского

[200]

степень

пересь|щения

металла кислородом

(А[Ф]

да>ке

в весьма

круп_

ньтх

мартеновских

печах

3ависит

от

состоян|4я

[1ода.

|.1.

А. Андреев'полагает

дах{е'

нто

факт

интенсивного

3аки-

пания

вблизи холодного

металлического

прутка'

погру)кенного

в ванну'

объясняется

плохим

его смачиванием

стал!ю.

€

про-

гревом'прутка

кипение

прекращается.

1аким

образом,

условия

3аро)кдения

пу3ь|рьков

на

пло-

ских' плохо

смачиваемь]х

поверхностях

значительно

благо_

приятнее'

чем

о,бъеме

металла.

(роме

того,

больтпое

влияние

на вероятность

образован}1я

пу3ь|рьков

имеет

рельеф

тверАой

поверхности.

в,

ияние

1]]ероховатости

(акое

существен1{ое

3начение

.имеют

пористь1е

и 1шерохо-

вать1е

поверхност|1

для

процесса

обезуглеро>кивания'

видно'

например'

и3

следующих

опь1тов

[201].

8сли

при

плавке

стал|т

в вь1сокочастотной

индукционн,ой

печи

достичь

путем

увели_

чения

мощности

такой

циркуляции'

1при

которой >кидкий

тллак

изолируе{

металл

от стенок

тигля,

то газовь|деление

резко

замедляется'

содер)|{ание

углерода

мо)кет

стать

десятки

или сотн14

раз

больтпе

равновесного.

|!р,

возобновлении

контакта

ме)кду

сталью и

огнеупорной

футеровкой

либо вследствие

сних(ения

м|ощности'

подводимой

к печи,

либо

результате

разру1]:ения

и3олирующей

прослой-

ки шлака

концом

кваршевой'палочки'

мох(но

снова

достичь

интонсив,ного

обезуглерох<ивания.

1-|ринйна

влияния

рельефа

пода

заключается

в том'

что

1пероховатость

и3меняет

угол

смачивания'

а пористость

обус-

ловл.ивает

с0хранение

за'родьтгшей

газо,вой

фазьт.

оворя

шероховатости,

шелесообра3но ввести

ра3грани-

чение

мех(ду

макроскопическим

краевь]м

углом

микро_

краевь1м

углом

0о.

&1ех<ду

ними

существует

свя3ь'

теоретически

обоснов

анная

Б.

[ерягийым

[202}:

соз0:Ёсоз0':}созо'.

(у|

157)

3де'сь

5-и

_.у\ст|!11\1Ая

ках(ущаяся

повер}ЁФ€?|{

!в€!г

дого

тела; Ё

коэффицие'нт

тперох6ватости.

й'ногда

поль3уются

вь|ра}кением

(у1' 158)

г]оторо'м

со5

среднее

3начение

косинуса

хрути3нь|

мик_

рорельефа.

Б.

в.

{9ря|ин

ука3ал

так)ке

границьт

применимости

соот-

но1]1ения (у|'157).

Фно

справедливо'

когда

вь]сота

расстоя-

ние

мех(ду

соседними

гребнями

микрорельефа

мальт

йо срав-

нению

капил-лярной

постоянной

радиусами

микрокривиз-

нь1

ме'ниска

ъ6лизи

стенок.

Ёеобходимо'

кр,оме

того,

нто,бьт

сфера

молекулярного

действпя

обладала

радиусом'

мень1шим

такового

для

кр14ви3нь1

микрорельефа,

и чтобь:

соблюдалось

неравенство

Ёсоз0'{1.

Р1з

уравнения

(\/|,157)

следует,

что

ростом

1|]ероховато_

сти

увеличивается

краевой

угол'

т.

е.

умень|пается

смачивае-

мость. |]оследнее

облегчает

зарох<дение

пу3ь1рька.

€вязь

мех{ду'краевь1м

углом

1пероховатостью'подкладки

подтвер)кдена

экспериментальн'о

рядом

авторов

[159;

199;

200;

203]

как

для

ни3ких,

так

у!

для

вь]соки*

'ем,ёра'ур.

та6л.73

приведень1

'для

иллюстрации

данньте

А.

(алиро

[193],

полу-

ченнь1е

лля стали.

а6 лица

€одержание

9 сталт4,

уо

краевой

угол

0' град.,

на

поверх.

ности

магне3ита

ь-

соз

,14

0,15

0,16

150-153

162-170

151-157

139-135

124

\2\-126

€ледует,

наконец'

отметить'

что

ряде

случаев

острь|е

грани

(гребни)

шероховатой

поверхности

могут

3аметно

сни-

х(ать

пере-с.ь1щение'

необходимое

для

образования

3ародь!1па

пу3ь|рька

[159;

198].

6т2

завхсиность

крааво'о

угла

от шеРоховатос'х

повархно<тх

|1орьт,

смачиваемь1е

)кидким

металлом

(огда

>кидкость

находится

контакте

твердь1м

телом'

в порах

которого

содер)кится

хотя

бьт

небольтшое

количество

газа,

обра3ование

пу3ь|рьков

сильно облегчается.

||ри

совер-

:пенной

смачиваемо,сти

поверхность

металла

ока)кется

не

только

вь:гнутой, но

ее

радиус

криви3нь]

6улет

равен

та.

ковому

для

порь| /4

(рис.

263).

14наче

го_

--]-

воря'

га3' находящий

ся-

в объеме

порь1,

яв-

--1--_

ляется

зародь|1шем

пу-

ж--[_ж

3ь1рька'

которьтй

будет

устойнивьтм'

еел|1

гп>

/кр.

1аким

об,разо,м, в

случае

совер1пенного

смачи,ва'н'ия

поверхно_

сти твердого

тела

ме-

таллом

акти'внь1ми

-''_

Рис.

2в3.

€хема

нут

лишь

те п,орь1'

р'-

"т'ъ;#н'н";1_

диус

которьтх больгпе

костью'

,смачиваю-

или

ра,вен

критическо_'щей

тверлое тело

му

для

пузь:рька.

€ка_

3анное относится'

есте-

ственно'.

только к порам' неполностью

заполненнь|м

сталью.

Бсли'>ке,

в силу

тех

или иньтх

обстоятельств'

,газ

,в

них

совер-

1пенно

отсутствует'

то

такие

порь|

пр1и л,тобьтх

размерах

неак_

тивньт.

}словия несколько

изменяются'

когда

металл

смачивает

п,одкладку несо'вер1пенно (0

{

90").

8 этом

случае

]'п,кР

,'кр

со5 0,

(у]' 159)

т.

е. критический

размер

пор

во3раетает

ухуд1пением

смачи_

ваемости

(с

уменьтпением

угла

0).

Ёебольтпие

давления

газа

пузь1рьке

имеют

место'

оче-

видно'

до

тех'пор,

пока о'н'находится

в объеме

порьт. |1осле

его

вь1хода

объем ваннь1

условия р|оста

стано'вятся

более благо_

приятнь1ми.

|1ри

этом отрь1в

пу3ь|рька

булет

происходить

вер1пинь|

порьт

(рис.264).

Фднако

отличие

от гладкой

повер'ности,

где

отрь1в

-при

90" ведет

ликвидации

за,родь11па' здесь

порах

остается небольштое

количество

газа,

облегчающее

последующее

формирова1{ие,пузь|рьков.

Рис. 264. €хода

роста

пузырька

в поре'

смачи_

ва'емой

х<ид_

костью

||,

3ап. 1798

|{орьт, не

смачиваемь|е }|(идким

металлом

тех

случаях' когда пористое твердое

тело

не

смачивается

'(идким

металлом' поверхность металла

в поре будет вь|пук_

лой

сторону

газовой

фазь:

90).1акая кривизна

обес_

печивает

лучшие

условия

га3о,вь1деления'

чем

те' которь|е

име-

ются

на плоской

поверхности.

|!ри

90"

давление

газа

поре

Рг:

Рв"*-

(у]'

160)

мень|'пе

внешнего

(р"'.*).

Б силу этого в пересь1щенной

систе-

ме булет

происходить самопрои3вольное

разрастание

объ-

ема га3а

поре.

)[(идкость

будет вь1тес-

ня'ться

и3

капилляра га3'ом.

|(огда

пограничная

поверхность

до-

стигнет

сре3а порь1

(рис.

265)

она и3

вь1-

пуклой

по

,отно1пению

'к

газу

(1,

|!) ста-

нет вогнутой

{|!|)

п,ри

том

}ке

краевом

угле

0. €огласно

ура,внению

(\/|,160),

пе-

рех0д

границьт

и3

'положен'ия [ в'полох(е-

ние

[[

мо>кет осуществляться под

дейст-

вием капиллярнь1х сил

да}(е

тогда'

когда

давление

га3а в п0ре

мень1ше вне1пнего.

3того нет п'ри передви>кении границь{

!{3

по3иции

в позицию

|[!,

так как здесь

поверхность

ра3дела

начальнь:й

мо-

мент

плоская.

3десь

рост

пу3ь1рьков и

переход

поверхн|о,сти

состояние

'с

устойнивь|м

краевь1м

углом

90") вовможнь1

ли1шь при

пересь1щении

металла

углеродом

кислородом'

соответствую-

щем

плоской

гранише

ра3дела.

1аким образом,

для

несмачиваемь1х п'одкладок

центрами

дега3ации

м'огут

слух(ить все не заполненнь|е

металл'ом

порь|.

Рсли

сталь

начале передела

не

бьтла пересь]щена

га3ом' то

последний

мо>|(ет

растворяться'

перех0дя

из пор в металл.

'6таль

будет 3аполнять

капиллярь|'

если

их

радиус

уд0влет-

воряет

условию

г,},-

соз0.

(у1,161)

Рвнеп:

результате

этого под0бнь:е

п'орьт

могут ока3аться

де3-

активированнь|ми'

т.

е.

'ше

булут принимать

участия

'образо-

вании пу3ь]рьков

при

последующем

пересь1щении

металла.

2о

Рис.

265.

€хема

роста

пузырька

поре'

не смачивае-

мой

х<идкостью

671

22*

Рост

пузь:рька,

сформировав|пегося

над

порой,

происходит

условиях

лостоянного

угла

путем

постепенного

рас1п,ире-

ния

периметра

контакта

тр^ех

фаз

(газ_подина_металл).

Фтрьтв

пузь|рька при

90"

осуществляется

так

)ке'

как и на

.плоской

поверхн'ости;

т.

е. отделяется

только

верхняя

часть

пузьтрька. Бго

остаток

но)кка

сохраняется

йа

твердом

теле

и слу}кит местом

аккумуляции

новь1х

порший

окиси

угле-

рода.

заключение

необходимо

3аметить'

что

оба

рассмотрен-

ць'х

случая

90Р

)

90")

являются

предельнь:ми.

Б прошессе

плавки

величина

не

сохраняется

постоянной.

1ак, например'

еогласно

€. 14. €апиро

[!98],

для

све}!{енава-

ренно,й

'фу:еровки

пористость

которой

б|изка

в среднем

6-70ь]

[205],

краевой

угол-тупой

и коле6лется,

как

бьтло

ука3ано

вь11пе,

от 103

до

128". 3десь

подавляющая

масса

пор

является

активной.

||о

мере

'о1плакования

подинь1

угол

убьтвает

достигает

знанений,

значительно

мень1ших

90'. в

этом

случае

активнь1ми

становятся

только

т9-цеццдл1рь1'

радиус

которь!х

удовлетво-

ряет

вь|ра)!(ению

(у|'159).

3 связи

этим

ББ1[@.г|@!!|49

1д33

затрудняется

и процесс

обезуглеро}кивания

мох(ет замед-

ляться.

}1аряду

умень!пением

угла

0" т.

е.

|поних<ением

актив-

ц-ости

пор

по ходу

плавки'

меняется

их число.

€огласно

й.

А.

Андрееву

и .[|.

€. .]!1атюхе

[206],

кислом

процессе

,обез-

углеро'(ивание

ускоряет_ся

не

только

и3-3а

улуч|'пения

усло.

вий

прогрева

металла.

йнтенсивность

кипения

нередко

п0вы_

|пается

такх(е

'вследствие

,разрь|хления

верхнего

слоя

поди-

нь1

,ре3ультате

реакции

51Ф21',1

2€1мет):

5|(ме')

2€Ф1газл.

А.А.

(рамаров'

и3учая

поведение

металла

тигле

с кис-

лой

футеров,кой,

обнарух<ил

аналогичное

явление.

|{о

мере

кипения

поверхнос!}!Фй

,€./|Ф€

тигля

образуется

сетка

,капил-

ляров'

являющихся

центрами

газообразовант4я.

Фн

заметил'

кроме

того'

что частота

вспль1вания

пу3ь|рь-

ков очень

мала (5_8_Р

с€куцду)

,в

то

время

как

число

актив_

нь|х

пор велико (4о

]00_0-).

3то

означает'

по-видимому,

что в

условиях

опытов

А.

(рамарова'

газовь!деление

ли,митиро-

валось

не образованием

заролытшей'

ра3растанием

пу3ь1рь-

ков.

9 гистерезисе

краевого

угла

см.

[|59],

[Р02]

[204!.

6т5

|!оверхностно

актив'нь|е

до

б а в

ки

кавита{ия

Аобавки

поверхностно

активнь1х

веществ

могут

сильно

влиять

,как

на

поверхностное

натя>|(ение

металла'

так

на

ме>кфазную

энергию

на

границе

его с

подо'м'

3то вь1зь1вает

изменение

краевого

угла

0 и

сказь1вается

на 3арох(дении

росте

пузь1рЁков.

этой'свя3и

существенное

значение

приоб-

ретает

состав

металла'

т. е.

наличие

нем

веществ'

сильно

пони>кающих

поверхностное

натя>|(ение.

Бо'просами

смачиваемости

огнеупоров

рзсплавленчь1ми

чер'нь|ми

металлами

3анимался'

например'

А.

м. .[1евин

[199]'

.ФЁ

приш:ел

вь1воду,'что

<<краевой

угол

данного

сплава

боль-

ше на

материале'

,с

которь1м

он

менее

способен

реагировать

дает

систему'

более

близкую

равно'весию)>.

Больш:ой

фактинеский

материал,

касаюшийся'систем

>кид-

кий

цветной

металл

расплавленная

с0ль'

приведен

в книге

А.

й. Беляева

8. А.

}{емнух<иной

[204].

14нтереснь]м

техническим

примером

является

влияние

по-

верхностно

актив'ньтх

веществ

на

интенсификацию

теплооб-

мена.

А.

Ё. .[|ох<'ки'н

соавторь1

|207;203]

на1пли'

что

коэффици-

ент

теплопоредачи

от

стенок

кипящей

ртути

мал и3€а'плохой

смачиваемоёти

об'разования

паро'вой'прослойки.

Аля

облег-

чения

га3овь]деления

о1]и

вводили

ртуть

небольтпие

до6авки

капиллярно

активнь|х

металло'в

(калия -и

натрия).

Фни

сни-

}!(али

по'верхностное

натя)кение

и'

очищая

границу_

ра3дела

металла'

улуч!пали

смачиваемость

стенок

ртутью.

резуль_

тате

этого

коэффициент

теплопередачи

увеличивался

десят-

&1'й'''ив'.введение

в воднь{е

'раство'рь1

олеиновой

кислоть1

делает

металлические

поверхности

несмачиваемыми'

что при_

водит к

<<распль1ванию>> пу3ьтрьков

по

нагревателю

переходу

кипения'к

<('пленоцномР>

ре}киму'

характери3ующемуся

маль|м

коэффишиентом

теплоперелани

[209].

-заключение

отметим

еще

один

возмо>кньтй

источник

3а-

родь:шей

газовой

фазьт.

(ак

'известно'

при

бьтстром

течении

х<идкости

вблутви

тйерльтх

тел,

колеблющихся

с больплими

ча-

стотами'

могут

ооздаваться

местнь|е

напря}кения.

Рсли по-

следние.

достигаю'т

предел0в

прочности

>кидко1сти'

то в

ней

во3

н икают

а3р

ь1вь]'|\'[

ак

н азь1в аемь1е

кавитационнь1е

пу3ь1'р

ь-

ки

[210].

Ёа

рис.

266

.по'казано

схематичеоки

на основе

ки11осъемки

ра31витие

кавит6ционноРо

пузьтря,

образующегося

при

дви)ке'

,'.

нии

водь1

со скоростью'

15-30

м|сек чере3 сопло

прямоуголь_

ного

сечения.

|7з

рис.266

видно,

что подобньтй

пузьтрь во3ни_

кает

наиболее

у3ком

сечении

сопла

и перемещается'

не

поки-

дая

поверх,}1ости'

направлении

дви)кения

>*(идкости'

пока

не

исче3нет.

Ёа

рис.

267 ехематически

показана

кавитационная

зона

вблиз,и

греб'ного

винта.

3десь

х(е

мох(но

ра3личить

спиральнь|й,след,

состоящий

из

пу3ь1рьков'

уносимь!х

по_

током

х(идкости.

|1'ри кави-

тации

такх{е

существенное

з'начение

имеет

смачивае-

мость.

Рис. 266.

|1оследователь'

нь|е стадии образования

ка-

витационного

пузь|рька

на

повФхности

сопла

(схема)

€огласно

работе

[211],

на

поверхности стеклян'ной

трубки,

покрьттой

парафином,

кавитационнь1е

пу3ь|рькиобнарул<ива-

ются при

скоростях

вращения

3 м|сек,

на

чистом

стекле

только пртл

м|сек.

1(акое

значение

имеет'кавитация

в'процессе о'6езуглерох<и_

ван14я''ска3ать

пока трудно.

Ёухсно

думать'

что'

несмотР$

на

сильное

переме1пивание

мартеновской

ва',нньт

при кипении',оно

'в,ряд

ли спосо,бно

породить-,кавитационнь1е

пузь1рьки

в 3на-

чительнь1х'

количествах,1

вблизи

откосов.'Фднако

не

исключена

во3мо>кность'

что кавитация

играет

известную

рол.ь

в конвер_

терном процессе.

€ледует' впрочем, о)кидать'

что кавитационнь1е

явле!{ия

пересь!'

щеннь|х

растворах

развиваются

более

успеп:но'

чем в

насыщенных.

67т

Рпс. 267.

(авита-

цион}{,!я

зона

вбли-

зи гребпого

винта

(схема)

;((*