egyetemi tanár Nyugat-Magyarországi Egyetem
Folyadékok szerkezeti jellemz i Az el adás témakörei: Mit nevezünk folyadéknak? - részecskék kölcsönhatása, rendezettsége - mechanikai viselkedése alapján A folyadékok viszkozitása, viszkozimetria A víz szerkezete A felületi feszültség, mérése Folyadéktípusok reológiai görbéik alapján Folyadékszer anyagok - heterogén rendszerek - óriásmolekulájú anyagok - üvegek - folyadékkristályok
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok A folyadékok jellemzése reológiai görbéjükkel 2 3 5 1 n 4 1. - newtoni folyadék 2. plasztikus n d dt d dt d d t 3. pszeudoplasztikus k d dt n ; n 1 4. -dilatáló közeg 5. -tixotrop közeg k d dt ; n n 1
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Heterogén rendszerek: kolloid diszperz rendszerek, 1-600 nm durva diszperz rendszerek, > 600 nm kolloid oldatok 1 100 nm jellemz a nyírási tágulás: a diszpergált részecskék nyíró igénybevétel hatására rosszabb térkitöltéssel helyezkednek el, több folyadék kerül közéjük. Viszkozitásuk függ az alakváltozási sebességt l: Nyírásra keményed anyagok: gyorsabb alakváltozással szemben nagyobb ellenállás (vízhomok keverék) Nyírásra lágyuló anyagok: alakváltoztató hatásra csökken a viszkozitás (fogkrém, vaj) Tixotróp anyagok: nyírás miatti lágyulás késve sz nik meg
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Folyadék szerkezet anyagok: óriásmolekulájú folyadékok :láncmolekulák oldalcsoportjai gátolják a rendez dést pl.: nyersgumi, szurok, szilikon olajok üvegek: olvadék megfelel sebesség h tésével keletkeznek, nem következik be kristályosodás; nincs határozott olvadáspont pl.: fémüvegek, polimerüvegek
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Folyadék szerkezet anyagok: folyadékkristályok: átmenet a szilárd kristályos anyagok és a folyadékok szerkezete között A kopolimer épít egységének szerkezeti képlete és térbeli modellje
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Folyadék szerkezet anyagok: folyadékkristályok: Az áthatolni képes polarizált fény iránya A folyadékmolekulák kristályszer en rendezett szerkezetben
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Folyadék szerkezet anyagok: folyadékkristályok: A folyadékmolekulák még rendezett szerkezete h mozgás közben
Folyadékok szerkezeti jellemz i Nemnewtoni folyadékok Folyadék szerkezet anyagok: folyadékkristályok: A folyadékmolekulák rendezetlen szerkezete folyadék fázisban
egyetemi tanár Nyugat-Magyarországi Egyetem
A membrán fogalma A szó eredeti jelentése: hártya, héj, sejt alkotója A membrán A legáltalánosabb megfogalmazás szerint: két fázis, pl.: két különböz folyadék között elhelyezked, korlátozottan anyagátereszt réteg, hártya.
Az els mesterséges membránt 1855-ben A. Fick készítette cellulóz-acetátból, ennek felhasználásával állapította meg a diffúzióra vonatkozó alaptörvényeit. A membrán fogalmának kiterjesztése M szaki életben Küls er vel kifeszített, rugalmas válaszfalak, melyeknek legf bb feladata a védelem. A vegyiparban technológiai fogalom. Szelektív átereszt képesség válaszfal anyagok, alkotórészek szétválasztására. Szilárdságtanban A rugalmas, görbült héjak bizonyos terhelési feltételek mellett kialakuló membránállapota. Akusztikában A hangsugárzók rezg eleme.
Szétválasztás Membrán funkciók membrán szeparációs eljárások mikrosz rés csírátlanításra ultrasz rés alkotók szétválasztása
Szétválasztás fordított ozmózis Membrán funkciók Dilute Feed Concentrate Dialízis - koncentráció különbség Elektrodialízis: - elektrosztatikus er Pervaporáció: - fázisok nyomáskülönbsége
Mesterséges membránok négyzetcentiméterenként 10 7 10 11 pórus, 1-20 nm pórusméret Polimer-membránok: Kompozit szerkezet; m anyag szövet er sít anyagra kicsapatott cellulóz-acetát vagy poliszulfon oldat; Szervetlen membránok: Kerámiamembránok (alumíniumoxid, titánoxid)
Membránkonfigurációk spirális tekercs membrán
cs membrán Membránkonfigurációk
Forgásfelület membrán-feszültségállapota A héjban hajlítás nem ébred! m t meridiánfeszültség érint irányú feszültség Az er k egyensúlya p x dm x dt m x dt x v t x dm x v
Hengerpalást membrán-feszültségállapota Szélességi metszet görbületi sugara: r t Meridiángörbe hengeralkotó görbületi sugara r m = r t O P
Hengerpalást membrán-feszültségállapota Szélességi metszet görbületi sugara: r t Meridiángörbe hengeralkotó görbületi sugara r m = f tangenciális m P t r t v p 1 2 r t r m Er k egyensúlya a meridián-érint irányában: 2 F r p 2r a t t v m Meridiánfeszültség m r t 2 p v
Hengerpalást membrán-feszültségállapota Er k egyensúlya a szélességi metszet érint je irányában: F 2 r h p 2 a h v t Tangenciális feszültség: p r v t
Hengerpalást membrán-feszültségállapota Kedvez tlen héj kialakítások: a) r t =, b) r m = 0, p m r t 2 m 1 v rt 2r m r t p v c) r m =, r m D 2
Membránanalógia Csavart rúdban nyírási deformáció jön létre Nyírófeszültségek ébrednek
Membránanalógia A nyírófeszültségek iránya: a szintvonalak érint je A nyírófeszültségek nagysága: a szintvonalak s r ségével arányos
Membránanalógia A nyírófeszültségek iránya és a szintvonalak s r södése különböz alakú keresztmetszeteknél