TY - CHAP

T1 - ГАЗОВЫЕ ПУЗЫРЬКИ И РАСПУХАНИЕ РАСТВОРА ПРИ ЕГО ДЕГАЗАЦИИ

AU - Щёкин, Александр Кимович

AU - Кучма, Анатолий Евдокимович

AU - Аксенова, Елена Валентиновна

N1 - Conference code: 4

PY - 2022/10

Y1 - 2022/10

N2 - Интенсивное образование пузырьков газа в пересыщенном газом растворе при быстром сбросе внешнего давления является широко распространённым в природе и технологических процессах явлением. В сильновязких растворах (полимеры) это явление может быть использовано для формирования заданных распределений пузырьков по размерам вплоть до пенных структур, которые могут служить контейнерами или микрореакторами для других веществ. При высокой растворимости газа уже на стадии нуклеации образование и рост закритических газовых пузырьков может сопровождаться существенным распуханием раствора. Актуальным остается развитие теории нестационарного зарождения пузырьков, их устойчивости и неустойчивости, эволюции возникающих распределений пузырьков по размерам и сопутствующего распухания раствора. Одной из ключевых проблем является нахождение скорости роста пузырьков. Ранее нами был предложен метод исключенного объема, который основан на автомодельном решении уравнения диффузии газа в закритические пузырьки, учитывает неоднородность концентрации газа и сильное подавление зарождения новых пузырьков вокруг уже растущих. В случае быстрой дегазации пересыщенных газом жидких растворов только такой подход описывает сильное распухание жидких растворов. Однако влияние капиллярных сил и сил вязкости на динамику роста закритических пузырьков в не учитывалось и предполагалось, что рост пузырьков происходит в автомодельном режиме, начиная с околокритической области. Недавно показано, что капиллярный и вязкий эффекты изменяют профиль концентрации растворенного газа вокруг растущего пузырька и делают скорость роста пузырька зависящей от его радиуса. Сформулированы общие уравнения для скорости роста пузырьков, функции распределения пузырьков и коэффициента распухания раствора с полным учётом капиллярных и вязких сил. Найдены их асимптотические и численные решения. Сильное влияние вязкости приводит к тому, что при достаточно малых размерах пузырьков скорость роста превышает скорость стационарного диффузионного роста, а при достаточно больших размерах пузырьков скорость роста далека от достижения своего максимума при автомодельном режиме диффузионного роста. Результаты носят общий характер и применимы в широком интервале значений пересыщений и растворимости газа в окружающем жидком растворе при практически любых его вязкостях.

AB - Интенсивное образование пузырьков газа в пересыщенном газом растворе при быстром сбросе внешнего давления является широко распространённым в природе и технологических процессах явлением. В сильновязких растворах (полимеры) это явление может быть использовано для формирования заданных распределений пузырьков по размерам вплоть до пенных структур, которые могут служить контейнерами или микрореакторами для других веществ. При высокой растворимости газа уже на стадии нуклеации образование и рост закритических газовых пузырьков может сопровождаться существенным распуханием раствора. Актуальным остается развитие теории нестационарного зарождения пузырьков, их устойчивости и неустойчивости, эволюции возникающих распределений пузырьков по размерам и сопутствующего распухания раствора. Одной из ключевых проблем является нахождение скорости роста пузырьков. Ранее нами был предложен метод исключенного объема, который основан на автомодельном решении уравнения диффузии газа в закритические пузырьки, учитывает неоднородность концентрации газа и сильное подавление зарождения новых пузырьков вокруг уже растущих. В случае быстрой дегазации пересыщенных газом жидких растворов только такой подход описывает сильное распухание жидких растворов. Однако влияние капиллярных сил и сил вязкости на динамику роста закритических пузырьков в не учитывалось и предполагалось, что рост пузырьков происходит в автомодельном режиме, начиная с околокритической области. Недавно показано, что капиллярный и вязкий эффекты изменяют профиль концентрации растворенного газа вокруг растущего пузырька и делают скорость роста пузырька зависящей от его радиуса. Сформулированы общие уравнения для скорости роста пузырьков, функции распределения пузырьков и коэффициента распухания раствора с полным учётом капиллярных и вязких сил. Найдены их асимптотические и численные решения. Сильное влияние вязкости приводит к тому, что при достаточно малых размерах пузырьков скорость роста превышает скорость стационарного диффузионного роста, а при достаточно больших размерах пузырьков скорость роста далека от достижения своего максимума при автомодельном режиме диффузионного роста. Результаты носят общий характер и применимы в широком интервале значений пересыщений и растворимости газа в окружающем жидком растворе при практически любых его вязкостях.

KW - пузырьки

KW - нуклеация

KW - диффузия

KW - распухание

M3 - тезисы в сборнике материалов конференции

SP - 22

BT - IV Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2022)

PB - Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова

CY - Казань

T2 - IV Школа-конференция для молодых ученых Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы» (с международным участием) (Казань, 2022)

Y2 - 3 October 2022 through 6 October 2022

ER -