Жидкие гетерогенные системы

Жидкие гетерогенные системы — неоднородные смеси с жидкой дисперсионной средой: суспензии (твёрдые частицы в жидкости), эмульсии (капли другой жидкости) и пены (пузырьки газа). Их разделяют отстаиванием, фильтрованием и центрифугированием; скорость разделения зависит от размера частиц, разности плотностей и вязкости среды.

Жидкие гетерогенные системы делятся на следующие три класса:

1. Суспензии — системы, состоящие из жидкой дисперсионной среды и твердых взвешенных в ней частиц.
2. Эмульсии — системы, состоящие из жидкой дисперсионной среды и взвешенных в ней жидких частиц одной или нескольких других жидкостей.
3. Пены — системы, состоящие из жидкой дисперсионной среды и взвешенных в ней частиц газов.

Суспензии

Из всех трех классов жидких неоднородных смесей в технике наиболее часто встречаются суспензии. Суспензии могут различаться по количеству дисперсной твердой фазы и по степени ее дисперсности, т.е. по концентрации и величине взвешенных твердых частиц.

Повышение содержания твердого вещества вызывает увеличение вязкости суспензии, причем при некоторой концентрации вязкость может стать настолько значительной, что суспензия теряет свойства текучести и практически перестает быть жидкостью.

Когда же концентрация суспензии увеличивается выше этого предела, отдельные твердые частицы сближаются настолько, что появляется возможность их соприкосновения. Вследствие этого, наряду с внутренним трением жидкости, заполняющей промежутки между взвешенными частицами, возникают силы трения частиц друг о друга, и тогда гидравлическое течение переходит в пластическое.

Гидравлическое и пластическое течение

Существует определенная граница между гидравлическим и пластическим течениями, характеризующая переход одного вида течения в другой. В случае гидравлического течения количество жидкости, вытекающей из трубы, пропорционально давлению, какова бы ни была вязкость жидкости; кроме того, если жидкость однородна, то в сообщающихся сосудах она устанавливается на одинаковом уровне.

Теоретически для осуществления гидравлического течения достаточно приложить самое незначительное давление. При пластическом течении, кроме сопротивления трения, действуют также силы межмолекулярного сцепления; если при этом приложенная сила недостаточна, то ее действие будет вызывать только упругую деформацию и никакого перемещения массы не будет.

Силу (давление), приложенную к пластическому телу, при которой данный материал начинает течь, называют критической. Пластическое течение возможно до тех пор, пока пространство между отдельными твердыми частицами заполнено жидкостью или газом, так как это уменьшает сопротивление трения частиц друг о друга.

Методы разделения

Аппараты фильтрования — в статье фильтры периодического действия.

Частые вопросы

Какие бывают жидкие гетерогенные системы?

Суспензии — твёрдые частицы в жидкости, эмульсии — капли одной жидкости в другой и пены — пузырьки газа в жидкости.

Как разделяют суспензии и эмульсии?

Отстаиванием под действием силы тяжести, фильтрованием через пористую перегородку и центрифугированием; эмульсии дополнительно разрушают нагревом или деэмульгаторами.

Чем разделяют эмульсию?

Отстаиванием или центрифугированием; сепаратор молока — пример центробежного разделения эмульсии.

Читайте также

• Газовые гетерогенные системы
• Гидродинамика зернистых материалов
• Основы гидравлики
• Теплопередача