кратность пены;
дисперсность пены;
устойчивость во времени.
ДИСПЕРСНОСТЬ ПЕНЫ
Для оценки дисперсности пены используют:
• средний радиус пузырька - радиус сферы, эквивалентной по объему пузырьку полиэдрической пены;
• максимальное расстояние между противолежащими "стенками" пузырька (условный диаметр);
• удельная поверхность раздела "жидкость-газ".
Наиболее полно дисперсность пен характеризуется распределением пузырьков по размерам, например, по радиусу эквивалентной сферы. Экспериментальные данные представляют обычно в виде гистограмм.
От дисперсности пены зависит скорость многих технологических процессов в микробиологической и химической промышленности, эффективность тушения пожаров, качество вспененной пластмассы, вкус мороженого и конфет. Поэтому определение дисперсности является обязательным почти для всех производств, использующих пены.
Существуют следующие методы определения дисперсности пен.
Микрофотографирование пены - метод прямого определения размеров пузырьков. Фотосъемку ведут в отраженном или проходящем свете при увеличении в 10-100 раз. Пены, в которых размер пузырьков быстро изменяется, предварительно замораживают жидким кислородом или азотом.
Определение дисперсности пены по электропроводности. Измеряют электрическое сопротивление цилиндрического столба однородной пены, заключенного между двумя пористыми пластинками.
Определение дисперсности пены путем измерения ее удельной поверхности. Удельная поверхность - это площадь поверхности пузырьков в 1 или в 1 г пеномассы. Ее определение основано на измерении различных параметров пены.
ВРЕМЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ПЕНЫ
Для характеристики пены часто приводят время, которое проходит с момента образования пены до ее самопроизвольного разрушения. Иногда определяют время разрушения половины объема пены. Пену также характеризуют временем жизни отдельного пузырька газа на поверхности жидкости, из которой он образовался. Однако эта характеристика пены весьма относительна, так как время жизни отдельного пузырька газа может значительно отличаться от времени жизни его в пене.
5.3.4.
СВОЙСТВА ПЕНЫ
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ (РЕОЛОГИЧЕСКИЕ) СВОЙСТВА
К наиболее важным реологическим характеристикам пены относятся предельное напряжение сдвига и вязкость, поскольку течение пены - составная часть многих процессов при получении и применении пен (подземное пожаротушение, получение вспененных полимерных материалов и замороженной пены, пылеулавливание и т.д.).
Предельное напряжение сдвига. Его часто выражают через жесткость, которая характеризует способность пены воспринимать определенные механические нагрузки, например, давление вышележащего столба пены без деформации, т.е. изменения объема или формы. Пены обладают некоторой жесткостью, даже если их пленки жидкие. Это объясняется тем, что состояние равновесия отвечает минимальной поверхностной энергии, а любая деформация увеличивает эту энергию, т.е. требует внешней работы. Жесткость пен особенно разительна, если принять во внимание их низкую плотность: водная пена с пузырьками диаметром 1 см и с пленками толщиной см имеет плотность около 0,003 г/.
Вязкость пены. Вязкость - это реологическая характеристика, знание которой позволяет определять условия перекачивания пены по трубам, растекаемость пенной массы по поверхности (например, при тушении пожара), способность к свободному истечению из отверстий. Значения структурной (эффективной) вязкости, получаемые разными исследователями, изменяются в широком интервале в зависимости от кратности и дисперсности пен и от напряжения сдвига (скоростей течения). По данным Венцеля, вязкость пен кратностью 100-400 изменялась от 0,7 до 2,0
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПЕНЫ
Электропроводной в пене является только жидкая фаза, поэтому удельная электропроводность пены NV зависит от содержания жидкой фазы и ее удельной электропроводности
где n - кратность пены, В - коэффициент формы, зависящий от кратности пены и распределения жидкой фазы между каналами и пленками в пене. Экспериментально установлено, что он монотонно увеличивается от 1,5 до 3,0 при возрастании кратности пены.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕН
Ослабление светового потока, проходящего через слой пены, происходит в результате рассеяния света и поглощения его раствором. Однако в полиэдрической пене доля жидкости в общем объеме весьма мала, поэтому интенсивность светового потока уменьшается практически лишь в результате рассеяния. В такой пене поверхности раздела фаз относятся к трем четко выраженным и различающимся по оптическим свойствам структурным элементам: пленкам, каналам Плато и узлам. Ослабление светового потока определяется отношением