Моделирование слоя восстанавливаемого сухого компонента косметических средств

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА

заиливания дренажной системы, используют фильтрующую геотекстильную мембрану из полипропилена (Delta-Drain, Delta-Geo-Drain ТР). Отличительная особенность полотна Delta-Drain состоит в том, что, благодаря отформованным в две противоположные стороны шипам и соответственно двухстороннему расположению каналов, оно, с одной стороны, создает систему вентиляции подземной стены, а с другой — отводит поступающую к ней воду в линейную дренажную систему.

Трехслойная система Delta-Geo-Drain, кроме профилированного полотна и геотекстиля, имеет скользящую мембрану из листового полиэтилена. Эта мембрана, создавая дополнительную изоляцию стены, обеспечивает также сохранность дренажной системы в целом при возможной осадке грунта обратной засыпки, а также пучении грунта: профилированное полотно со

слоем геотекстиля имеет возможность вертикального смещения относительно мембраны. Долговечность данных материалов зависит от фракционного состава почвы.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1. Применение дренажных систем с использованием геотекстильных нетканых материалов, например, типа Delta, благодаря их высокой водопропускной способности полностью исключает выполнение песчано-гравийных отсыпок, а с учетом ее механических характеристик выполняет две основные функции — водоотводящую и защитную.

2. На дренажную способность геотекстильных нетканых материалов основное влияние оказывают волокнистый состав, фильтрующая способность и капиллярность материала.

Литература

1. Мухамеджанов ГК. О номенклатуре показателей геотекстильных материалов //Текстиль. — 2003. — № 3.

— С. 22—23.

2. Мухамеджанов Г., Пудов Ю. Выбор геотекстиля. Рекомендации проектировщикам // Технический текстиль.

— 2002. — № 3. — С.9.

3. Трещалин М.Ю., Тюменев Ю.Я., Трещалина А.В., Пузанова Н.В. Проектирование нетканых материалов, снижающих техногенное воздействие на окружающую среду (на примере геотекстильных материалов). — М.: ПАИМС, 2001. — 132 с.

УДК 665.57

Моделирование слоя восстанавливаемого сухого компонента косметических средств

В.А. Шубенков

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»

Анализ рынка косметической продукции позволяет отметить всё возрастающую тенденцию к использованию в составах косметических средств натуральных компонентов: экстрактов растительного сырья, природных полисахаридов, минеральных веществ и т.д.

Ряд отечественных и зарубежных производителей косметических средств используют продукцию пищевой перерабатывающей промышленности и так называемое вторичное сырье, получаемое после проведения основных технологических процессов производства изделий.

В рецептурах косметических средств, разрабатываемых совместно специалистами МГУС и НПП «Ива-Сан» предлагается использовать в качестве компонентов биологически ценную продукцию перерабатывающей молочной промышленности — сухое молоко и сухую сыворотку, которые при получении косметических изделий в основном подвергаются массообмен-

ным (диффузионным) технологическим процессам и, в первую очередь, процессу смачивания.

Поэтому с практической точки зрения необходимо иметь представление о поведении дисперсной системы в процессе смачивания для определения эффективных технологических режимов производства косметических средств.

Важнейшей характеристикой порошков, определяющих их основные свойства, является дисперсность, т.е. состав по размерам частиц. На основе имеющихся экспериментальных данных показано решающее значение размера частиц для скорости протекания процессов смачивания и растворения.

Дисперсность сухих компонентов экспериментально довольно хорошо изучена. В общем случае они представляют собой набор частиц различной массы и геометрической формы. Размеры частиц в сухом компоненте ограничены как со стороны верхнего, так и со

15

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА

стороны нижнего значения их масс, что обусловлено характером их производства и свойствами высокодисперсных сухих компонентов.

Равномерность гранулометрического состава сухих компонентов может быть оценена с помощью коэффициента Розина-Раммлера (R), характеризующего степень однородности дисперсной системы. Так, для сухого компонента 1 его величина равна 2,7, а для сухого компонента 2 - 1,6. Другой важной характеристикой слоя сухого компонента является порозность, которая представляет собой отношение объема пустот данного образца к общему его объему. Порозность зависит от равномерности гранулометрического состава, степени уплотнения слоя, формы частиц и их взаимного расположения (способа укладки). Рассматривая в качестве модели систему, состоящую из сферических частиц одинакового размера, очевидно, что частицы могут быть уложены различным способом. От вида укладки зависит величина и форма поровых проходов (каналов) между частицами. Порозность слоя при куби-

ческой укладке шарообразных частиц равна 47,64%, при гексагональной - 25,95% [1]. Радиус наиболее узких проходов, соединяющих соседние поры между собой, равен в первом случае 0,41гч, радиус поры в наиболее широкой части равен 0,74гч (гч - радиус сферической частицы). Средняя величина радиуса поровых проходов при такой укладке составляет 0,57гч.

При гексагональном способе укладки элементы пор приобретают очень сложные очертания. Радиус минимальных проходов в этом случае равен 0,155гч, радиус максимальных проходов - 0,288гч и 0,414гч.

Определим расчетным путем порозность неподвижного слоя сухого компонента, применяя формулу £ _ Р „ ~Р „ (1), где £ — порозность слоя компонента;

Р„

рп — плотность частиц компонента, кг/м3; рн— насыпной вес компонента, кг/м3.

Исходные данные и результаты расчетов приведены в табл.

Расчет порозности слоя материала

Таблица

Наименование Плотность частиц, кг/м3 Насыпной вес, кг/м3 Порозность слоя материала

Сухой компонент 1 (сухое молоко) 1300 600 0,537

Сухой компонент 2 (сухая сыворотка) 1300 450 0,653

Сравнивая значения порозности сухих компонентов с порозностью модельных систем, видно, что структура компонентов наиболее близка модельной системе с кубической укладкой частиц, и, таким образом, с достаточной для практики точностью можно принять г = 0,57г. (2) или d “ 0,6 d (2а), где г, d - соответственно средние величины радиуса и диаметра поро-вого канала в слое компонента.

Учитывая высокую полидисперсность сухих компонентов, выявим возможные значения средних радиусов пор в слое. В связи с тем, что размеры частиц колеблются от нескольких до сотен мкм, реальный средний радиус самых узких поровых каналов будет (согласно соотношению 2) составлять несколько мкм, а величина радиуса широких каналов может доходить до десятков и сотен мкм.

Известно, что поровые проходы можно считать капиллярными, если их радиус менее 10 мкм [1].

Как следует из вышеизложенного, в слое реального материала имеют место как капиллярные, так и обычные поровые каналы. Причем исходя из гранулометрического состава обычного материала, число капиллярных каналов является незначительным. У быстрорастворимых сухих компонентов, отличающихся сравнительно большими размерами частиц, превышение числа поровых каналов над капиллярными можно ожидать ещё больше. Известно, что в порах ка-

пиллярный потенциал соизмерим с потенциалом поля тяжести [1]. Величины этих потенциалов выражаются, соответственно, следующими соотношениями:

ф ^ жСоР

Фпт = hg,

где ож — поверхностное натяжение жидкости;

© - краевой угол смачивания; гк - средняя величина радиуса порового канала в слое компонента;

рж — плотность смачивающей жидкости;

A - постоянная, зависящая от вида укладки частиц и способа подвода жидкости;

h - высота подъёма жидкости в слое дисперсного материала;

g - ускорение силы тяжести.

Учитывая соизмеримость указанных потенциалов при смачивании слоя сухих компонентов, поведение жидкости в каналах между частицами следует рассматривать с учетом гидростатической силы, обусловленной столбом поднявшейся в слой жидкости.

При рассмотрении величины поровых каналов авторы статьи исходили из модельной системы, состоящей из сферических частиц одинакового размера. В слое реального материала имеем полидисперсный состав частиц с различной формой наружной поверхности. Особенно отличается форма поверхности частиц

16

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА

от сферической у быстрорастворимых компонентов, представляющих собой набор агрегатов и агломератов неправильной формы. Такой состав реального материала предопределяет форму, размеры, направление и длину поровых каналов в слое. Это обстоятельство приходится учитывать при движении жидкости в слое материала при смачивании. Предполагается при-

ближенно справедливым [2], что отношение средней скорости течения жидкости в каналах слоя и скорости течения в прямых капиллярах эквивалентной слою системы равно отношению:

— = K

A Kl'

где Ас— средняя длина поровых каналов в слое компонента;

А — длина прямолинейного капилляра;

KL — фактор кривизны порового канала по длине.

Удвоенная величина фактора KL носит название «коэффициента Козени» [2]. Экспериментальные исследования показали, что для сухих компонентов значения коэффициента Козени в зависимости от их вида и способа получения колеблются в пределах от 2,94 до 18,1. Необходимо заметить, что у быстрорастворимых сухих компонентов по сравнению с обычными величина коэффициента Козени имеет большее значение, что вызвано, очевидно, значительным отклонением формы частиц от сферической.

Определение действительной структуры порового пространства в пористых телах и дисперсных систе-

мах крайне затруднительно, вследствие чего обычно прибегают к применению моделей. Одной из распространенных рабочих моделей является так называемая капиллярная модель - представление дисперсной системы набором капилляров, параллельных течению жидкости и не связанных между собой. Эта модель привлекательна тем, что позволяет сравнительно просто определить некоторые характеристики слоя высокодисперсных материалов.

Необходимо отметить, что замена весьма сложной и запутанной структуры реальной пористой среды набором независимых капилляров является довольно искусственной и в каждой конкретной задаче требует отдельного обоснования. Естественны поэтому попытки представить пористую среду более сложными моделями, например, набором капилляров переменного сечения, набором извилистых капилляров, а также сетью капилляров [3]. Такие усложнения моделей ведут, как правило, к чрезвычайному усложнению расчетов, что не всегда бывает оправданными. Поэтому наиболее распространенной моделью пористой среды является набор прямых цилиндрических капилляров одинакового диаметра.

Таким образом, в статье рассмотрены различные системы моделирующие слой сухих компонентов. Предложено использовать капиллярную модель представления дисперсной системы набором прямых цилиндрических капилляров одинакового диаметра, параллельных течению жидкости и не связанных между собой.

Литература

1. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. — 472 с.

2. Ходаков Г.С. Основные методы дисперсного анализа порошков. — М.: Изд-во литературы по строительству, 1968. — 131 с.

3. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. — М.: Энергия, 1972. — 560 с.

УДК 677.04

Технологические методы повышения надежности узлов трения машин и оборудования бытового обслуживания и коммунального хозяйства

Е.И. Соколова, Т.В. Розаренова, И.Э. Пашковский

ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»

В современных условиях перехода к постиндустриальному обществу большое значение приобретает сфера сервиса, ориентирующаяся на удовлетворение возрастающих требований населения к качеству оказываемых услуг и сохранению окружающей среды. Одной из основных задач в бытовом обслуживании и коммунальном хозяйстве, кроме обеспечения высокого качества оказываемых услуг, является повышение

срока службы и надежности технологического оборудования. Возникла объективная необходимость не только в производстве нового оборудования с лучшими характеристиками, но и в эффективном ремонте уже эксплуатируемого, не отработавшего свой ресурс.

В настоящее время теплоснабжение и водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий производится по тепло- и водосетям с при-

17