Kapillarität in porösen Feststoffsystemen:
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| Published: |
Berlin u.a.
Springer
1982
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Zusammenfassung ........................ 1
2. Phasengrenzen im Gleichgewichtszustand ................ 7
2.1 Ebene Grenzflächen ............................... 8
2.1.1 Flüssigkeitsgrenzfläche ................... 8
2.1.1.1 Thermodynamische Deutung,
Modell von Gibbs ................. 8
2.1.1.2 Mechanische Deutung .............. 13
2.1.2 Festkörpergrenzflächen .................... 16
2.1.3 Oberflächen ............................... 19
2.1.3.1 Definition von Oberflächen ....... 19
2.1.3.2 Oberflächenspannungen ausge¬
wählter Stoffe ................... 20
2.1.3.3 Temperaturabhängigkeit der
Oberflächenspannung von
Flüssigkeiten .................... 24
2.1.3.4 Druckabhängigkeit der Ober¬
flächenspannung von Flüssig¬
keiten ........................... 25
2.2 Gekrümmte Grenzflächen ........................... 26
2.2.1 Kapillardruck ............................. 27
2.2.2 Grenzflächenspannung von Flüssigkeiten .... 31
2.2.3 Einfluß des Krümmungsradius auf die
Grenzflächenspannung von Flüssigkeiten .... 35
2.2.4 Einfluß des Kapillardruckes auf den
Dampfdruck von reinen Flüssigkeiten.
Kapillarkondensation ...................... 39
2.3 Phasengrenzlinie ................................. 51
2.3.1 Phasengrenzlinie zwischen drei
fluidén
Phasen. Spreitung ......................... 52
2.3.2 Phasengrenzlinie bei Anwesenheit eines
Feststoffs. Randwinkel .................... 55
χ
З
. Dynamische Effekte an Phasengrenzen ................... 6 5
3.1 Dynamische Grenzflächenspannung von Flüssig¬
keiten ........................................... 65
3.2 Dynamischer Randwinkel ........................... 67
4. Kapillardruck in porösen Systemen
78
4.1 Einteilung und Abgrenzung der behandelten
Systeme .......................................... 7&
4.2 Kennzeichnung des Flüssigkeitsgehalts in
porösen Systemen (Haufwerken) .................... 81
4.3 Kapillardruck in
Modellsystemen
.................. 86
4.3.1 Vorbemerkung .............................. 86
4.3.2 Zylindrische Kapillaren ................... 87
4.3.3 Reguläre Packungen aus gleich großen
Kugeln .................................... 94
4.4 Kapillarität von Flüssigkeitsbrücken zwischen
Partikeln ........................................ 98
4.4.1 Vorbemerkung .............................. 98
4.4.2 Einfluß des Schwerefeldes auf Flüssig¬
keitsbrücken .............................. 100
4.4.3 Berechnung rotationssymmetrischer
Flüssigkeitsbrücken ....................... 102
4.4.4 Stabilität rotationssymmetrischer
Flüssigkeitsbrücken ....................... 113
4.4.5 Ergebnis der Berechnungen rotations¬
symmetrischer Flüssigkeitsbrücken ......... 125
4.4.6 Übertragung der Modellrechnungen auf
reale Partikeln ........................... 16 9
4.5 Kapillardruckverteilung in Partikelhaufwerken .... 176
4.5.1 Statische Kapillardruckkurve .............. 176
4.5.1.1 Allgemeines ...................... 176
4.5.1.2 Meßmethoden ...................... 183
4.5.1.3 Vergleich der Methoden ........... 193
4.5.1.4 Flüssigkeitsverteilung wäh¬
rend des Kapillardruckversu¬
ches. Restsättigungsgrad ......... 196
4.5.1.5 Beispiele für Meßergebnisse
und Anwendungen. Kapillardruck
und Benetzbarkeit von Partikel¬
haufwerken ...................... 213
4.5.2 Dynamische Kapillardruckkurve............. 226
XI
5. Kapillarer Flüssigkeitstransport in ruhenden
porösen Feststoff
systemen
............................. 229
5.1 Einteilung der Transportvorgänge, Abgrenzung
des Problems ..................................... 229
5.2 Einteilung der Systeme mit kapillarem Flüs¬
sigkeitstransport ................................ 231
5.3 Modelle zur Beschreibung des kapillaren Flüs¬
sigkeitstransports ............................... 233
5.4 Einphasenströmung. Gesetz von Darcy .............. 235
5.5 Zweiphasenströmung ............................... 237
5.6 Flüssigkeitstransport aufgrund des Kapillar¬
druckes und durch die Wirkung des Schwere¬
feldes der Erde .................................. 242
5.7 Kapillarer Flüssigkeitstransport unter der
zusätzlichen Wirkung eines Druckgradienten in
der Gasphase ..................................... 249
5.8 Vereinfachte Beschreibung des kapillaren
Flüssigkeitstransports ........................... 251
5.8.1 Entfeuchtung .............................. 251
5.8.8.1 Entfeuchtung aufgrund eines
Kapillardruckgradienten .......... 253
5.8.1.2 Entfeuchtung im Zentrifugal¬
feld ............................. 255
5.8.1.3 Entfeuchtung durch einen auf¬
geprägten Gasdruck ............... 264
5.8.2 Befeuchtung ............................... 273
5.8.2.1 Befeuchtung bei konstantem
Kapillardruck .................... 273
5.8.2.2 Quasistatische Befeuchtung ....... 277
5.8.2.3 Zusammenstellung experimen¬
teller Befunde ................... 281
5.8.2.4 Befeuchtung unter Berücksich¬
tigung des dynamischen
Kapillardruckes .................. 289
5.8.2.5 Beispiele und Anwendung der
Ergebnisse von Befeuchtungs¬
versuchen ........................ 302
6. Bezeichnungen ......................................... 314
6. 1 Abkürzungen ...................................... 314
6.2 Häufig verwendete, tiefgestellte Indizes ......... 314
XII
б
. 3 Hochgestellte Indizes ............................ 314
б
. 4 Formelzeichen .................................... 315
Literaturverzeichnis ...................................... 32 5
Sachverzeichnis ........................................... 34 3
Mit Problemen der Kapillarität in Porensystemen befassen sich
so unterschiedliche Fachrichtungen wie mechanische
Verfahrenstechnik, Trocknungstechnik, Bodenmechanik, Druck-
und Imprägniertechnik, Hydrogeologie, Erdölgewinnung und
Bodenkunde. Um eine Brücke zwischen diesen Disziplinen
schlagen zu können, werden die Grundlagen unabhängig von
der späteren Anwendung dargestellt und grundlegende
Meßmethoden erläutert. Zahlreiche Arbeitsdiagramme liefern
Daten für die Anwendung hauptsächlich auf dem Gebiet der
mechanischen Verfahrenstechnik.
Das Buch wendet sich an Ingenieure, die sich über die Grund¬
lagen der Kapillarität informieren möchten, aber auch an
Studenten, Wissenschaftler und Praktiker aus den genannten
Fachgebieten.
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