1.4. Основные закономерности механики дисперсных систем (взаимодействия частиц в газовом потоке).
В зависимости от крупности частиц проявляются в большей степени те или иные силы. Преобладающее действие определенных сил обусловливает и характер механизма взаимодействия (задержания) частиц. Взаимодействие частиц в газовой среде может протекать самым различным образом. Это может быть бинарное взаимодействие быстрых частиц с отдельными, более медленными или встречно движущимися частицами окружающей среды. При описании таких взаимодействий достаточно ограничится учетом парных столкновений, не принимая во внимание столкновения трех и более частиц. Во многих случаях необходимо учитывать коллективные эффекты, когда налетающие частицы либо торомозящую среду (газ) рассматривают как единое целое. Последнее имеет место, например, в процессе разрушения метеорита, входящего в земную атмосферу, при вводе измельчаемого материала в высокоскоростную струю при плазменном напылении и, в том числе, при струйном измельчении. Список примеров можно было бы продолжить. И все же наиболее продуктивный подход к физическому описанию взаимодействия частиц с внешней средой основан на рассмотрении бинарных соударений ускоренных частиц с другими частицами, со стенками ограничивающими движение потока, а также с несущей средой, приводящих, в каждом конкретном случае, к существенному изменению их состояния, например, к изменению поступательной энергии и импульса, внутренней энергии и даже структуры материала частицы. Естественно, что в процессе столкновения ансамбля взаимодействующих частиц выполняется закон сохранения импульса (количества движения): p =∑pi(t) = const (импульс системы может изменяться под действием только внешних сил). При этом интерес представляют неупругие столкновения, при которых суммарная поступательная энергия частиц не сохраняется, преобразуясь в энергию превращения структуры частиц, их разрушения, вплоть до изменения их внутреннего состояния. Энергетические характеристики соударяющихся частиц для произвольного характера их взаимодействия определяются из формул, полученных В.А. Никеровым [ Никеров В. А. Применение частиц и излучений высокой энергии: Учебное пособие для втузов.- М.: Высш. шк,1988. – 152 с.:ил.-]: 
(1.1.) E
, где E = m1v2/2 – начальная, до соударения, энергия частицы. adidas hamburg E1, E2, m1, m2 – cоответственно энергии и массы, соударяющихся (первой и второй) частиц. Эти же формулы удобны и для расчета неупругого соударения, включая изменение внутренней энергии ξ в процессе соударения в качестве составляющих энергии E2. Прямо из приведенных соотношений (1.1.) для произвольного характера взаимодействия частиц при лобовом столкновении [sin (c/2)] можно оценить относительную потерю энергии ξ в процессе соударения кинетической энергии налетающей частицы. По определению ξ есть отношение потерянной энергии налетающей частицы к её начальной энергии: ξ = E2/E = 4m1m2/(m1+m2)2. (1.2.) Результат математически свидетельствует о том, что наиболее эффективный обмен энергией при упругих соударениях возможен между частицами со сравнимой массой. В частности, при лобовом соударении частиц с одинаковой массой (m1=m2) ξ = 1, что означает полную передачу энергии от налетающей частицы к неподвижной и полную остановку первой частицы в результате удара. Если же массы соударяющихся частиц существенно различны (m<M), то в знаменателе последней формулы можно пренебречь легкой массой по сравнению с тяжелой. Результат показывает, что в этом случае доля теряемой энергии при лобовом столкновении невелика и составляет: ξ ≈ 4m/M, т. е. ξ < 1. Это справедливо независимо от того, какая частица тяжелее – быстрая или медленная (неподвижная). Знание относительной потери энергии позволяет оценить число упругих лобовых столкновений Q, требуемых для практически полного торможения быстрой частицы: Q ~ 1/ ξ ~ M/m > 1. Однако число необходимых для торможения соударений может значительно превышать даже эту величину. adidas superstar soldes Далеко не все соударения частиц лобовые. Обычно частицы при столкновении могут лишь слегка задевать одна другую, так что передача энергии при этом меньше, чем при лобовом ударе. Такие боковые удары, при которых Sin (χ/2) < 1, играют большую роль в теории столкновений, способствующей раскрытию механизма разрушения частиц в процессе газодинамического диспергирования материалов. При этом представляют интерес скорости процессов рассеяния большого количества одинаковых частиц, определяемых различными видами соударений (лобового, касательного), а также их соотношение. adidas nmd homme В качестве количественной меры вероятности столкновения принимают полное эффективное сечение рассеяния [Никеров В. chaussure jordan timberland femme А.], имеющее размерность площади: σ = ν/(Nv), (1.4.) где σ – полное эффективное сечение рассеяния; ν – число частиц, претерпевающих столкновение с неподвижным рассеивающим центром (с более крупной частицей, с газовой средой); Ν – концентрация пробных (налетающих) частиц; V — скорость налетающих частиц. Энергетической характеристикой эффективности рассеяния, по определению того же Никерова В.А., является средняя потеря энергии налетающей частицы в процессе соударения: с.13. В наибольшем приближении к газодинамическому диспергированию материалов, по физической сущности явлений, относятся физические аспекты дробления метеоритов, а также теплфизические и газодинамические проблемы плазмоструйного нанесения покрытий, включающего многие (но не все) характерные особенности процессов обработки дисперсных материалов. Результаты анализа исследований в указанных областях могут послужить основой развития теории и практики газодинамического диспергирования, конечной целью которого является получение тонкодисперсных материалов с заданными физико-механическими и химическими свойствами. Исследованию механизма разрушения твердых тел в процессе скоростного их взаимодействия с газовой средой посвящены работы в области метеоритики, установивших характер дробления метеоритов, внедряющихся на больших скоростях в атмосферу. Из двух основных механизмов дробления метеоритов: за счет аэродинамических и термических напряжений, — несомненно, действует первый, поскольку прогрев крупных частиц, как показано в работе [ ], происходит на глубину не более 0,5 – 1,0 мм и не может играть существенной роли в их дроблении. Роль же аэродинамических нагрузок особенно возрастает в связи с неправильной формой разрушаемых тел. Установлено также, как видно из таблицы 1[ ], влияние размера дробимых тел и механизма дробления на размер получаемых частиц. Сущность способа газодинамического диспергирования материалов заключается в разрушении частиц в процессе их взаимодействия в потоке газа с последующим разделением их по фракциям и выделением из потока частиц измельченных до заданной крупности. air max 1 pas cher Таблица 1. ugg pas cher Классификация форм дробления метеоритов [ ]
| Тип дробления *) | Способ дробления | Характерный размер тела, см | Размер осколков, см | Механизм дробления | |
| B | Раскалывание | 102 – 1,0 | 10 – 10-1 | Механическое дробление по границам структурных элементов | |
| C | Крошение:1)одноразовое 2)прогрессивн. | 10 – 10-1 | 1 –10-2 | Дробление рыхлых метиоритов на части и на структурные зерна | |
| H | Шелушение | 10 – 10-1 | ~ 10-2 | Квазинепрерывное отделение частиц с поверхности | |
| S | Разбрызгивание | 102 – 10-1 | 10-2 – 10-3 | Сбрасывание капель расплавленной пленки, застываюших в шарики и колбочки | |
| P | Пульверизация | 10-1 — 10-3 | 10-2 – 10-4 | Дробление расплавленных капель. | |
| Pw | Распыление | 10-1 – 10-4 | 10-4 – 10-5 | Дробление мелких метеоритов на зерна субмикронных размеров. | |
*) Для обозначения типов дробления выбраны, как и в оригинале, начальные буквы английских слов breaking, crumbling, husking, spraying, pulverization, powdering, тождественных русским названиям, приведенным во втором столбце таблицы. Исследованиями механизма разрушения метеоритов в атмосферной среде определены также величины, необходимых для этого динамических нагрузок (разрушающих напряжений). Adidas Homme В частности установлено [В.А.Бронштэн], что разрушенный при входе в атмосферу типичный каменный метеорит Пршибрам, летевший со скоростью @ 20 км/с, на высоте 44 км (r @ 2,3 * 10 – 6 г/см3) должен был испытывать динамическую нагрузку q = rv 2 =10 7дин/см 2 = 10 7* (1,02*10— 6) = 1,02 * 10 1 =10,2 кг/см2. nike air huarache noir femme pas cher Разрушающее напряжение для гранита, по данным [Справочник физических констант горных пород/ Под ред. С. Кларка, мл. adidas superstar 2 soldes –М.: Мир, 1969.], на порядок выше: (0,5 –3) * 10 8 дин/см2 = (0,5 – 3) * (1,02*10 2) = (0,51 – 3,06) *102 кг/см2. Однако прочность каменных метеоритов бывает меньше, чем у гранита, и составляет, по данным [Медведев Р. В.- Метеоритика, 1974, в. 33, с. 100 – 104.], от 2*107 до 5*108 дин/см2 (от 2,04*101 до 5,1*10 2 кг/см2). Из этого делается вывод, что именно аэродинамические нагрузки ответственны за дробление каменных метеоритов. canada goose france Аналогичные расчеты механизма взаимодействия материальных частиц с газом в струйных мельницах позволяют получить ориентировочную оценку величины возможных напряжений, получаемых частицами от аэродинамических сил. Поскольку скорость истечения газа из сопел исследованных струйных мельниц составляет, в среднем, порядка 300 м/с (0,3 км/с) то при плотности струи, изменяющейся в пределах r @ = (0,8 — 1,293) кг/м3 = (800 – 1293) г/см3, измельчаемый материал при встрече со струей будет испытывать динамическую нагрузку, составляющую: q = rv 2 =[(0,8 — 1,293)*103]*(3*102)2 = (0,8*103 – 1.293*103)*(9*104) = (7,2 *107 – 11,6*107) дин/см2, или, соответственно, от 73,4 кг/см2 до120 кг/см2. Отмеченные пределы возможных напряжений могут обеспечить разрушения целого ряда материалов, прочность которых меньше возможных аэродинамических нагрузок. Однако, сравнение значений q, соответствующих началу дробления метеоритов, с разрывающим напряжением для каменных пород и железа показывает, что первые меньше вторых в несколько раз, порой на порядок. Из этого следует, что действуют какие-то факторы, понижающие значение sс. Louboutin Pas Cher Одной из таких причин, как утверждают авторы этих исследовний [ ], является неоднородность метеоритов, особенно каменных. Другая причина – понижение прочности метеоритов при их нагревании – вряд ли играет существенную роль, так как у крупных метеоритов нагревается только поверхностный слой. nike air max 2014 Для струйных мельниц, перерабатывающих мелкие материалы этот фактор сбрасывать со счетов нельзя, о чем свидетельствуют более ранние исследования автора с коллегами [….]. Немаловажную роль при этом играют и динамические процессы в газовом потоке.