Вытеснение жидкостью газового пузыря из капилляра

Abstract

В приближенной постановке рассмотрена задача пропитки тела с однородной пористой структурой. В связи с невозможностью моделирования реального процесса задача сводится к теоретическому анализу вытеснения газового пузыря из одиночного капилляра, погруженного в жидкость. Показано, что изучаемый процесс, в основном, состоит из двух этапов: сжатия пузыря и его вытеснения из капилляра. При этом, время вытеснения является преобладающим. В предположении постоянства давления в пузыре, получено аналитическое выражение для определения изменения во времени высоты уровня жидкости, вытесняющей газовый пузырь. Проведено сравнение теоретических результатов с полученной ранее экспериментальной зависимостью водонасыщения образцов из базальта, которое показало удовлетворительное качественное совпадение. Для более точного теоретического описания процесса пропитки необходимо учитывать структурные характеристики пропитываемых образцов.

У наближеній постановці розглянуто задачу просочення тіла з однорідною пористою структурою. У зв'язку з неможливістю моделювання реального процесу завдання зводиться до теоретичного аналізу витіснення газового пузиря з одиночного капіляра, зануреного в рідину. Показано, що досліджуваний процес, в основному, складається з двох етапів: стиснення пузиря і його витіснення. Показано, що досліджуваний процес, в основному, складається з двох етапів: стиснення пузиря і його витіснення з капіляра. При цьому, час витіснення є переважаючим. У припущенні сталості тиску в пузирі, отримано аналітичний вираз для визначення зміни у часі висоти рівня рідини, що витісняє газовий пузир. Проведено порівняння теоретичних результатів з отриманої раніше експериментальної залежності насичення водою зразків з базальту, яке показало задовільний якісний збіг. Для більш точного теоретичного опису процесу просочення необхідно враховувати структурні характеристики зразків які просочуються.

Problem of impregnating a body with a homogeneous porous structure is considered in a simplified formulation. Since real process of the gas bubble displacement from a single capillary, which is immersed into liquid, cannot be modeled, the problem was analyzed theoretically. It is shown that, basically, the process under the study consists of two stages: compression of the bubble and its displacement from the capillary. In this case, the displacement duration was predominant. Basing on the assumption that pressure in the bubble was constant, an analytical expression was obtained that determines, within the domain of time, change of the height of the liquid level that displaces the gas bubble. Theoretical results were compared with obtained earlier experimental dependence of the basalt sample saturation with water, and the comparison showed satisfactory qualitative coincidence. In order to obtain more accurate theoretical description of the impregnation process, it is necessary to take into account structural characteristics of the samples to be impregnated.