осмотические и электрокинетические явления в открытых системах

Министерство образования и науки РФ Тверской государственный технический университет Н.И. Гамаюнов, С.Н. Гамаюнов ОСМОТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ СИСТЕМАХ Монография Тверь 2013 1 УДК 532.71:537.36 ББК 22.36 Гамаюнов, Н.И. Осмотические и электрокинетические явления в открытых системах: монография / Н.И. Гамаюнов, С.Н. Гамаюнов. Тверь: ТвГТУ, 2013. 188 с. Приведены новые подходы к ионообменным, осмотическим и электрокинетическим явлениям. Предложенные интерпретации этих явлений основываются на обобщении многолетних экспериментальных исследований процессов массопереноса, солевого и электроосмоса, коагуляции и седиментации частиц в суспензиях, электрофореза, усадки и прочности различных материалов. Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов, магистрантов, занимающихся проблемами массопереноса, электрокинетических явлений, электрической и магнитной обработки суспензий, прочности продуктов сушки и термообработки различных материалов. Она также может быть полезна широкому кругу читателей, интересующихся физической сущностью процессов массопереноса, коагуляции, седиментации в электромагнитных полях, реологией и прочностью материалов. Рецензенты: А.В. Твардовский, доктор физико-математических наук, профессор ТвГТУ; Б.Ф. Зюзин, доктор технических наук, профессор ТвГТУ. ISBN 978-5-7995-0664-3 2 Гамаюнов Н.И., Гамаюнов С.Н, 2013 Тверской государственный технический университет, 2013 Посвящается светлой памяти моего отца и учителя доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР ГАМАЮНОВА Николая Ивановича (25.11.1929–02.05.2013) 3 ВВЕДЕНИЕ Основная цель монографии – предложить новые механизмы и уравнения осмотического массопереноса в открытых системах, а также электрокинетических явлений в постоянных и переменных электрических полях. Открытые системы, состоящие из совокупности твердых, жидких компонентов и газов, контактируют с парогазовой средой или жидкостью. Между открытой системой и окружающей средой возникает обмен энергией, энтропией, веществом и информацией. Последнюю можно получить от различных датчиков и устройств. В открытых системах большую роль играют флуктуации. Они способствуют интенсификации процессов массопереноса и созданию осмотических давлений. К открытым системам относятся пористые материалы, контактирующие с внешней средой. Они имеют различные структуру, распределение пор, подвижность каркаса, степень поглощения жидкости и газов. Пористые тела с жестким каркасом в процессе массопереноса деформируются в пределах упругих деформаций, а материал с подвижным каркасом изменяет свои форму и объем. Каркас (матрица) пористых тел имеет специфические центры сорбции, электронную, ионную, химическую и структурную неоднородности. Ионы, атомы и молекулы каждого поглощенного пористым телом вещества избирательно сорбируются на активных центрах на поверхности и в