Delist.ru

Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами (15.08.2007)

Автор: Галимбеков Айрат Дамирович

2. На поверхности жидкости, согласно рентгеноструктурному анализу, также наблюдается упорядоченное расположение молекул, причем упаковка молекул строго ориентирована относительно поверхности жидкости.

3. Как на поверхности, так и внутри жидкости упаковка молекул, носит преимущественный характер, т.е. в жидкости могут встречаться и другие виды упаковок молекул, но определенный вид упаковки встречается наиболее часто.

При этом предложен следующий механизм влияния электического поля на поверхностное натяжение: Внешнее электрическое поле стремится повернуть молекулы так, чтобы их дипольные моменты установились по направлению поля, тем самым, вызывая преимущественную ориентацию дипольных моментов молекул вдоль направления поля. В итоге на поверхности жидкости силы диполь-дипольного взаимодействия между преимущественно ориентированными вдоль вектора напряженности электрического поля дипольными моментами молекул, оказавшись несконпенсированными влияют на поверхностное натяжение полярной жидкости.

Оказалось, что учет диполь-дипольного взаимодействия между молекулами жидкости приводит к новому эффекту – анизотропии поверхностного натяжения относительно угла между поверхностью жидкости и направлением вектора напряженности электрического поля.

Анализ экпериментальных работ показал, что в них исследован только один частный случай, когда вектор напряженности электрического поля ориентирован параллельно поверхности жидкости. В этом случае, как следует из построенной теории коэффициент поверхностного натяжения уменьшается при увеличении интенсивности электрического поля, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Из построенной теории, например, следует, что в случаях, когда вектор напряженности электрического поля ориентирован перпендикулярно поверхности жидкости, то коэффициент поверхностного натяжения увеличивается при увеличении интенсивности электрического поля.

В пятой главе рассмотрено влияние ВЧ ЭМП на реологию разбавленных суспензий, при этом предполагалось:

- мнимая единица.

2) Течение считается изотермическим, то есть не учитываются тепловые источники, возникающие при ВЧ ЭМ воздействии на разбавленную суспензию.

, который жестко связан с частицей и направлен вдоль оси ее симметрии. Для определенности полагается, что частицы обладают электрическим дипольным моментом и, следовательно, испытывают воздействие со стороны вектора напряженности электрического поля.

, получено следующее выражение для эффективной сдвиговой вязкости:

получено выражение для эффективной сдвиговой вязкости:

На рисунке 6 показана зависимость изменения вязкости

, при различных частотах ВЧ ЭМП.

, что соответствует диапазону ВЧ ЭМП. Для частиц с большими размерами

и, следовательно, явление уменьшения эффективной вязкости должно наблюдаться и в области квазистационарных полей низкой частоты. Данное явление в зарубежной литературе получило название “отрицательная вязкость”

-эффективная вязкость в отсутствии магнитного поля. Кривые получены при различных частотах магнитного поля (рис. 7). Сравнивая теоретические (рис. 6) и экспериментальные (рис. 7) кривые, отметим, что аппроксимация построенной теории в область квазистационарных полей низкой частоты качественно согласуется с экспериментыми данными для магнитных суспензий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе получены следующие научные результаты:

1. На основе методов термодинамики необратимых процессов построена феноменологическая теория, описывающая физико-химические процессы в многокомпонентных средах при высокочастотном электромагнитном воздействии. Получены выражения для теплового, диффузионных потоков и скоростей химических реакций и показано, что данные выражения содержат члены, обусловленные высокочастотным электромагнитным воздействием. Получено обобщение закона действующих масс Гульдберга и Вааге на случай воздействия на многокомпонентную среду высокочастотного электромагнитного поля. Показано, что ВЧ ЭМП влияют на константу химического равновесия при этом раскрывается два механизма этого воздействия:

а) тепловой механизм воздействия: влияние на «константу» химического равновесия при прогреве среды за счет энергии ВЧ ЭМП из-за диэлектрических и магнитных потерь;

б) нетепловой «электромагнитный» механизм воздействия: влияние ВЧ ЭМП, через разность электромагнитных членов энергий активаций прямой и обратной химических реакций.

2. Путем обобщения построенной теории на случай фильтрации в ВЧ ЭМП получена система уравнений описывающих фильтрацию многокомпонентных сред в ВЧ ЭМП с учетом адсорбционных процессов. Установлено, что ВЧ ЭМП влияет на сорбционные процессы следующим образом:

- ВЧ электромагнитная часть теплоты адсорбции).

- скорость адсорбции с учетом ВЧ электромагнитного воздействия.

3. Рассмотрена задача фильтрации углеводородной смеси в однородном ВЧ ЭМП с учетом конвективно-диффузионных и адсорбционно-десорбционных процессов. Показано, что при воздействии поля конкурируют два процесса: перекрестный эффект массопереноса (термодиффузия электромагнитного происхождения) и влияние ВЧ ЭМП на коэффициент Генри, что количественно определяет процессы адсорбции и десорбции.

4. Обнаружен эффект анизотропии коэффициента поверхностного натяжения, проявляющийся в зависимости коэффициента поверхностного натяжения от взаимной ориентации поверхности жидкости и вектора напряженности электрического поля.

5. Рассмотрена теория воздействия ВЧ ЭМП на дисперсные системы (разбавленные суспензии). Получены выражения для эффективной вязкости суспензий в ВЧ ЭМП в случае малых и произвольных полей. Установлено, что выражение для эффективной вязкости зависит от частоты и интенсивности ВЧ ЭМП и при некоторых частотах ВЧ ЭМП наблюдается уменьшение эффективной вязкости. Показано, что при аппроксимации в область квазистационарных низкочастотных электромагнитных полей результаты хорошо согласуются с известными экспериментальными исследованиями.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

Саяхов Ф.Л., Галимбеков А.Д. К термо- и гидродинамике поляризующихся под воздействием высокочастотного электромагнитного поля поглощающих жидких сред. / Cб. Прикладная физика и геофизика. -Уфа, 1995.- C.101-108.

Саяхов Ф.Л., Галимбеков А.Д. Течение полярной жидкости между параллельными пластинами при воздействии ВЧ ЭМП. / Cб. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов.- Уфа, 1995.- С.85-89.

Саяхов Ф.Л., Галимбеков А.Д. Основные термодинамические соотношения для поляризующихся и намагничивающихся жидких сред в высокочастотном электромагнитном поле. / Сб. Физико-химическая гидродинамика.- Уфа, 1995.- C.86-92.

Саяхов Ф.Л., Закирьянов Ф.К., Галимбеков А.Д. Термодинамика сплошных сред в электромагнитном поле. // Учебное пособие. БашГУ.- Уфа, 1996.- 89 c.

Саяхов Ф.Л., Ковалева Л.А., Галимбеков А.Д. Воздействие высокочастотного электромагнитного поля на многокомпонентные системы. // Магнитная гидродинамика.- Рига, 1997.- Т.33, №3, - С.356-364.

Саяхов Ф.Л., Ковалева Л.А., Галимбеков А.Д. Воздействие высокочастотного электромагнитного поля на течение поляризующихся углеводородных систем. / Cб. ИПТЭР.-Уфа, 1998.- C. 77-91.

Саяхов Ф.Л., Ковалева Л.А., Насыров Н. М., Галимбеков А.Д. Влияние высокочастотного электромагнитного поля на перекрестные эффекты переноса многокомпонентных систем. // Магнитная гидродинамика.-Рига, 1998.- Т.36, №2. - С. 148-157.

Саяхов Ф.Л., Галимбеков А.Д. Об одной феноменологической модели описывающей воздействие высокочастотного электромагнитного поля на многокомпонентную систему с химическими реакциями. / Сб. научн. трудов. Региональная конференция (25-26 ноября 1999 г.) «Резонансные и нелинейные явления в конденсированных средах» Т.2.- Уфа, 1999.- C. 90-91.

Галимбеков А.Д. Вязкость суспензий в высокочастотном электромагнитном поле. / В межвуз. научн. сб. Электрификация сельского хозяйства. Выпуск 1, Изд. БИРО.- Уфа, 1999.- C.157-160.

Саяхов Ф.Л., Галимбеков А.Д. Об одной феноменологической модели описывающей воздействие высокочастотного электромагнитного поля на многокомпонентную систему с химическими реакциями. / Сб. научн. трудов. Научная конференция по научно-техническим программам минобразования России I. - Уфа, 1999.- C.115-120.

Галимбеков А.Д. Исследование воздействия высокочастотного электромагнитного поля на вязкость суспензий. / Межвузовский научный сборник. Электромагнитная физико-химическая гидродинамика.- Уфа, 2000.- C.95-99.

Галимбеков А.Д. Воздействие высокочастотных электромагнитных полей на многокомпонентные системы с химическими реакциями. / Аннотации докладов.- Пермь 23-29 августа 2001.- C.173.

загрузка...