Способ очистки жидкости от частиц

 

Использование: технология создания высококачественных кристаллов и стекол. Сущность изобретения: в невесомости емкость с жидкостью с частицами подвергают колебаниям с одновременным сжатием жидкости с частицами при движении емкости в одну сторону и растяжениями жидкости с частицами при движении емкости в противоположную сторону. Колебания со сжатиями и растяжениями ведут до перемещения частиц к границе емкости. Получают в невесомости расплав стекла, очищенный от газовых пузырей с радиусами 410-2-210-1 см .

Изобретение относится к способам получения высокочистых материалов и может быть использовано в технологии создания высококачественных кристаллов и стекол.

Цель изобретения - повышение качества очистки в невесомости.

Способ осуществляют следующим образом.

П р и м е р 1. В невесомости совершают колебательные перемещения расплава с пузырями и производят при движении в одну сторону его сжатие, а при движении в другую сторону его растяжение.

Кинематический коэффициент вязкости расплава 10 см2/с (характерное значение кинематического коэффициента вязкости расплава при его осветлении, т. е. очистке от пузырей). Начальные радиусы пузырей 4 10-2- 2 10-1 см (характерные значения радиусов пузырей в расплаве). Начальное давление в расплаве 105 Па (атмосферное давление). Колебательные перемещения расплава с пузырями совершают с амплитудой 1 см и с частотой 20 Гц. Сжатия и растяжения расплава с пузырями производят до достижения давления в расплаве 1,1 105 и 0,9 105 Па.

Для осуществления способа может быть использован сосуд для расплава с пузырями, состоящий из цилиндра и вставленного в него поршня. Колебательные перемещения расплава с пузырями совершают посредством колебательных перемещений сосуда, а его сжатия и растяжения производят посредством вдвиганий и выдвиганий поршня.

Перемещение каждого пузыря в расплаве может быть определено теоретически. Пузырь движется, как имеющий переменный радиус шар, испытывающий действие выталкивающей силы и силы сопротивления. К изменениям радиуса R пузыря вследствие изменений давления Р в расплаве приводят сжатия и растяжения расплава с пузырями. Радиус R определяется уравнением РгP = Рго Po , (1) выражающим закон Пуассона, и условием Рг = Р (2) на границе пузыря, где Рг - давление в газе (в пузыре); Рго - начальное давление в газе; = 1,4 - показатель адиабаты газа; Ro - начальный радиус пузыря.

В соответствии с (1), (2), R = Ro (3) где Ро - начальное давление в расплаве.

Наличие выталкивающей силы Fв и силы сопротивления Fc связано с колебательными перемещениями расплава с пузырями и с вязкостью расплава. Согласно законам Архимеда и Стокса, FВ= R3 Fc = - 6 R V (4) Здесь - плотность расплава; v - скорость движения расплава с пузырями;
t - время;
- кинематический коэффициент вязкости расплава;
V - скорость движения пузыря.

Скорость V определяется уравнением
Fв + Fс = 0, (5) выражающим второй закон Ньютона. В соответствии с (4), (5),
V = (6) или, что равносильно (6),
V = (R2V)-V (7) Согласно (7) пузырь совершает преимущественно однонаправленное перемещение: колеблется и перемещается в ту сторону, при движении в которую расплав с пузырями производит сжатие. Из (3), (7) следует выражение для средней скорости движения пузыря:
= , (8) где чертой обозначено усреднение по времени. Пузырь перемещается на расстояние L за время L/.

Расчеты с использованием (8) и численных данных примера показывают, что каждый пузырь движется со средней скоростью = 1,3 10-2 см/с (для Ro = 4 10-2 см) - 3,3 10-1 см/с (для Ro = 2 10-1 см). Пузыри, находящиеся в слое расплава толщиной 10 см, перемещаются за его пределы за время, меньшее, чем 15 мин. Повышенное качество очистки расплава обеспечивается перемещением каждого пузыря.

Способ позволяет получать очищенную от частиц жидкость, например очищенный от газовых пузырей раствор или расплав, характеризующуюся повышенным качеством очистки, в невесомости.


Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ОТ ЧАСТИЦ путем физических воздействий на жидкость с частицами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очистки в невесомости, воздействие ведут на жидкость с частицами, заполняющую всю емкость, путем ее колебаний с одновременными сжатиями жидкости с частицами при движении емкости в одну сторону и растяжениями жидкости с частицами при движении емкости в противоположную сторону и колебания со сжатиями и растяжениями ведут до перемещения частиц к границе емкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов макромолекул и может быть использовано в биотехнологии, в частности для получения монокристаллов белка вируса гриппа, обеспечивает устойчивый рост монокристаллов

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для получения в условиях микрогравитации кристаллов различного состава, применяющихся во многих областях техники

Изобретение относится к технологии получения искусственных монокристаллов в условиях микрогравитации, используемых в различных областях техники

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов из расплавов методом направленной кристаллизации в замкнутом конвейере, в частности к выращиванию монокристаллов в условиях микрогравитации путем управления конвективными потоками в расплаве

Изобретение относится к материаловедению, преимущественно к космической технологии в условиях минимального воздействия микрогравитации

Изобретение относится к материаловедению, преимущественно к космической технологии

Изобретение относится к области материаловедения, преимущественно к космической технологии, и позволяет проводить процессы плавки для получения материала в условиях минимального воздействия микрогравитации

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов замораживанием при температурном градиенте на затравочный кристалл без использования растворителей и промышленно применимо для выращивания высококачественных монокристаллов большого диаметра, в том числе в условиях невесомости

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов замораживанием при температурном градиенте на затравочный кристалл без использования растворителей и промышленно применимо для выращивания высококачественных монокристаллов большого диаметра, в том числе в условиях невесомости

Изобретение относится к области автоматизации управления технологическими процессами получения полупроводниковых материалов и может использоваться для выращивания кристаллов в космических условиях при отсутствии оператора

Изобретение относится к устройству и способу, предназначенным для кристаллизации белка
Наверх