ЭлБиб

äîëæíî ñîáëþäàòüñÿ óñëîâèå

℘

= (

)(1–

√

-1

, ò.å.

îòðèöàòåëüíîå ðàñêëèíèâàþùåå äàâëåíèå; èçìåíå-

íèå çíàêà

℘

îáû÷íî íå íàáëþäàåòñÿ, ò.å. ðàâíîâåñèå

ìåæäó ïëåíî÷íîé è ñòûêîâîé æèäêîñòüþ íåâîçìîæ-

íî. Ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå êàïèëëÿðíîãî ïîòåíöèàëà,

êîãäà âîçìîæíî ñóùåñòâîâàíèå ïëåíî÷íîé è ñòû-

êîâîé æèäêîñòè, íàçûâàþò êðèòè÷åñêèì êàïèëëÿð-

íûì ïîòåíöèàëîì. Ïðè äîñòèæåíèè êðèòè÷åñêî-

ãî êàïèëëÿðíîãî ïîòåíöèàëà ïðîèñõîäèò ñêà÷êî-

îáðàçíîå çàïîëíåíèå ïîð æèäêîñòüþ.

Î÷åâèäíî, ÷òî ðåàëüíàÿ óêëàäêà ñôåðè÷åñêèõ

÷àñòèö áóäåò ñóùåñòâåííî îòëè÷àòüñÿ îò èäåàëü-

íîé ñõåìû. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ðåàëüíîé ïëîòíîñ-

òè áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòû ïî óêëàäêå ñôå-

ðè÷åñêèõ ÷àñòèö äèàìåòðàìè 1 è 5 ìì â öèëèíäðè-

÷åñêèå ôîðìû. Ìèíèìàëüíàÿ ïîðèñòîñòü ñîñòàâ-

ëÿëà 42 % [3].

Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíî ïëîòíîé ñòðóêòóðû

(áëèçêîé ê ãåêñàãîíàëüíîé) áûëè ïðîâåäåíû ýêñïå-

ðèìåíòû ïî óêëàäêå ñôåðè÷åñêèõ ÷àñòèö äèàìåòðîì

5 ìì â êâàäðàòíóþ ôîðìó ñ ðàçìåðàìè:

= 50 ìì,

= 81 ìì,

= 52 ìì (ðèñ. 3). Ïîðèñòîñòü äàííîé óê-

ëàäêè ñîñòàâëÿåò 38 % â îòëè÷èå îò òåîðåòè÷åñêîé

= 25 %, ÷òî îáóñëîâëåíî êðàåâûìè ýôôåêòàìè óê-

ëàäêè øàðîâ ó ñòåíîê.

Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà

(ÊÌ), ñîñòîÿùåãî èç îäíîãî ðÿäà øàðîâ, áûëè âû-

ïîëíåíû ýêñïåðèìåíòû ïî óêëàäêå øàðîâ â ïëîñ-

êóþ ôîðìó, ñîèçìåðèìóþ ñ èõ ðàçìåðàìè (ðèñ. 4).

Ïðè âåðòèêàëüíîé çàñûïêå è óòðàìáîâêå (ðèñ. 4,

)

ïëîòíàÿ ãåêñàãîíàëüíàÿ ñòðóêòóðà äîñòèãàåòñÿ ïî

âñåìó îáúåìó çà èñêëþ÷åíèåì íèæíåãî ðÿäà, ñëåâà

è ñïðàâà ôîðìû âèäíû ïóñòîòû, ñâÿçàííûå ñ êðà-

åâûìè ýôôåêòàìè ó ñòåíîê ôîðìû. Âèäíî ÷åðåäî-

âàíèå ðÿäîâ ðàçíîé äëèíû. Êîëè÷åñòâî øàðîâ â

íèæíåì ðÿäó ìåíüøå íà îäèí øàð. Äëÿ íèæíåãî

ðÿäà õàðàêòåðíà êóáè÷åñêàÿ óêëàäêà.

Íà ðèñ. 4,

âèäíî, ÷òî ïðè ñâîáîäíîé çàñûïêå

îäíîðîäíàÿ ñòðóêòóðà õàðàêòåðíà äëÿ ëåâîé ÷àñòè

ôîðìû, ðàñïîëîæåííîé ïîä óãëîì 45°. Óïëîòíå-

íèå ýòîé ÷àñòè ôîðìû ïðîèñõîäèëî ïîä äåéñòâèåì

ìàññû çàñûïàåìûõ øàðîâ, øàðû çàñûïàëèñü ïî

öåíòðó ôîðìû. Äëÿ ïðàâîé âåðõíåé ÷àñòè õàðàê-

òåðíà íåîäíîðîäíàÿ ñòðóêòóðà óêëàäêè ÷àñòèö.

Ïðè ñâîáîäíîé çàñûïêå ïîä óãëîì 45° (ðèñ. 4,

) â

ëåâîé ÷àñòè âèäíî îáðàçîâàíèå êóáè÷åñêîé è òðåõ

ðÿäîâ ãåêñàãîíàëüíîé óêëàäêè ÷àñòèö; â öåíòðàëü-

íîé è ïðàâîé ÷àñòÿõ íàáëþäàåòñÿ êóáè÷åñêàÿ óê-

ëàäêà. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ðèñ. 4,

õàðàêòåðíà

íåðàâíîìåðíàÿ óêëàäêà ÷àñòèö.

Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðî÷íîñòè, íåñóùåé ñïîñîáíîñòè

ÊÌ (ïëîùàäè êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê íà ïîâåðõ-

íîñòè òðåíèÿ), à òàêæå óìåíüøåíèÿ ïîðèñòîñòè

èññëåäîâàëè îäíîñëîéíóþ óêëàäêó ÷àñòèö äèàìåò-

ðîì 5 ìì â êâàäðàòíîé ôîðìå, êðàòíîé ðàçìåðàì

øàðîâ, ñ ïîñëåäóþùåé çàñûïêîé ñôåðè÷åñêèõ ÷àñ-

òèö ìåíüøèì äèàìåòðîì (1 ìì).

Ñ öåëüþ ìîäåëèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ ìàññîïåðåíî-

ñà (ðàñòâîðåíèå ñòàëè â ðàñïëàâå) è îïðåäåëåíèÿ

âðåìåíè, íåîáõîäèìîãî äëÿ çàâåðøåíèÿ ïðîöåññà

ðàñòâîðåíèÿ, ðàññìîòðèì ðàçìåðû ïîð, ïîëó÷àåìûå

â çàâèñèìîñòè îò ðàçëè÷íûõ âèäîâ óêëàäêè è äèàìå-

òðîâ øàðîâ (ðèñ. 5).

Ïîñëå çàïîëíåíèÿ ðàñïëàâîì êàðêàñà èç ñôåðè-

÷åñêèõ ÷àñòèö ðàññòîÿíèå ìåæäó ÷àñòèöàìè óâå-

ëè÷èâàåòñÿ íà âåëè÷èíó

, êîòîðàÿ çàâèñèò îò ðàñ-

êëèíèâàþùåãî äàâëåíèÿ

Â òàáëèöå ïðèâåäåíà ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü

ðàçìåðîâ ïîð

îò ñïîñîáà óêëàäêè è äèàìåòðà ñôå-

ðè÷åñêèõ ÷àñòèö

= l–6 ìì, áåç ó÷åòà âåëè÷èíû

êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì.

Ìàêñèìàëüíûå ðàçìåðû ïîð (øèðèíà ïðîõîäîâ)

ìåæäó ÷àñòèöàìè ñîñòàâëÿþò 0,365 ìì ïðè

= 1 ìì

(êàïèëëÿðíûé çàçîð) è 1,825 ìì ïðè

= 5 ìì (íå-

êàïèëëÿðíûé çàçîð). Áîëüøèå ðàçìåðû ïîð (ïðî-

õîäîâ) ìîãóò ïðèâîäèòü ê îáðàçîâàíèþ óñàäî÷íîé

ïîðèñòîñòè äëÿ ðàñïëàâîâ ñ áîëüøèì èíòåðâàëîì

êðèñòàëëèçàöèè. Êðîìå òîãî, âîçíèêàþò ïðîáëåìû

ñ ïðîïèòêîé è âûòåêàíèåì ðàñïëàâîâ èç íåêàïèë-

ëÿðíûõ çàçîðîâ.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 4, 2013

Ðèñ. 4. Ðàçëè÷íûå âèäû óêëàäêè ñòàëüíûõ øàðîâ äèàìåòðîì 5 ìì â ïëîñêóþ ùåëåâóþ ôîðìó: à – âåðòèêàëüíàÿ óêëàäêà ñ

ïîñëîéíîé çàñûïêîé è óòðàìáîâêîé; á – âåðòèêàëüíàÿ óêëàäêà (ñâîáîäíàÿ çàñûïêà); â – óêëàäêà â ôîðìó, ðàñïîëîæåííóþ ïîä

óãëîì 45° (ñâîáîäíàÿ çàñûïêà)

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека