Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
12 Труды гои
177"
слоях у верха стекломассы имеется застойный участок, содержащий наиболее неоднородное, неразмешанное стекло. Оно скапливается в результате интенсивного разъедания стекломассой стенок горшка в этом участке, попадания в него при движении поверхностных потоков значительной части поверхностной неоднородной пленки и стекания сюда оседающих на стенках горшка над зеркалом стекла продуктов улетучивания стекломассы.
На рис. 6 представлена фотография свилей в этом участке, снятая на точечной установке. На ней хорошо видны сгустки свилей в углах у стенки горшка, связанные со слоями свилей, идущими
от поверхности стекла. Видно также, как от этих сгустков свилей вниз, вдоль стенок горшка, затягиваются грубые свили, быстро переходящие в параллельные слои свилей и по мере удаления от верха делающиеся все слабее. Кроме того, можно видеть, что по мере удаления от стенок горшка в глубь стекломассы эти слои делаются все слабее и шире, пока не переходят в бессвильные участки стекла.
Из рис. 5 видно, что при приближении к утору пристенные слои свилей делаются все менее резкими, но затем, заворачивая вдоль дна горшка, они к его середине постепенно снова делаются более резкими. В середине дна, под мешалкой они переходят в свиль-смерч, поднимающийся к мешалке. Он представляет собой тонкую, резкую свиль, связанную с пристенным неоднородным слоем стекла и окруженную концентрическими оболочками, последовательно связанными с слоями свилей, все более удаленными от стенок горшка. Эти свили-оболочки также по мере удаления от центральной свили делаются все слабее и наконец переходят в бессвильное стекло. Это вторая из очерченных на рисунке областей резких свилей.
Свиль-смерч и окружающая его оболочка свилей переходят в неоднородную оболочку у мешалки, от которой отходят отмеченные на рисунке, затягиваемые потоками стекломассы слои свилей. У штока мешалки они довольно резкие, а затем, по мере удаления от него делаются все более слабыми и довольно быстро переходят в участки размешанного стекла.
Последние два из участков, отмеченных на рисунке, расположены симметрично справа и слева от внешнего края лопастей мешалки. Они представляют концентрические слои свилей эллиптической формы. Таким образом, в пространстве имеется область неоднородности, окружающая мешалку, т. е. тор, состоящий из
Рис. 5. Типовое распределение свилей в остывшем горшке со стеклом
178 ..
слоев стекла различного состава. Сечение его меридиональной плоскостью горшка представляет области, изображенные на рисунке по обе стороны от мешалки. Такие свили встречаются не во всех варках, но достаточно часто для того, чтобы не считать наличие их случайностью. Из сравнения картины свилей с положением линий тока оказалось, что центры этих двух систем совпадают. Из этого можно заключить, что рассматриваемый тор свилей представляет часть общей системы свилей, идущих по потокам в пере-
Рис. 6. Фотография свили в застойном участке у стенок горшка
мешиваемой стекломассе, по какой-то причине остающийся в ряде случаев до конца не размешанным.
В недавно опубликованных работах [4, 5] описано наличие такой же неоднородной кольцевой области в перемешиваемой модельной жидкости вокруг ротора мешалки. В обеих работах наблюдения за характером перемешивания велись с помощью внесенного в жидкость красителя. В работе [5] показано наличие таких же неоднородных участков в оптических стеклах, сваренных в 7—10-литровых тиглях, также при размешивании в них красителя. Во всех случаях перемешивание велось центрально расположенными мешалками с различной конфигурацией роторов.
Таким образом, из всего вышеизложенного следует, что в стекломассе, перемешиваемой лопастными мешалками, имеются застойные участки, участки менее интенсивного и более интенсивного перемешивания.
Наличие застойных участков усложняет и удлиняет процесс перемешивания, и в ряде случаев, даже при установлении одной зоны перемешивания, полностью размешать стекло не удается.
12*
179
Наибольшие неприятности создает первый из участков, остающийся перазмешанпым в течение всего процесса варки. Потоки стекломассы не заходят в него, а только, проходя мимо в течение всей варки, непрерывно затягивают неоднородное стекло внутрь уже размешанной части, вновь засвиливая ее. Это один из основных источников так называемого вторичного засвиливания стекломассы в процессе варки. Конечно, чем меньше разъедаемость материала стекловаренного сосуда, тем меньше отличается состав неоднородного стекла в первом застойном участке от основной его массы, и тем слабее свили, образующиеся при вторичном за-свиливании. Но даже при варке в платиновых тиглях эта неоднородная область остается и, хотя в меньшей степени, является источником вторичного засвиливания стекломассы.
Для того чтобы разобраться в том, почему имеет место такое неравномерное перемешивание, необходимо знать скорость движения потоков стекломассы в различных участках перемешиваемого сосуда и выяснить зависимость ее от условий перемешивания.
В каждой точке жидкости вектор скорости направлен по касательной к линии тока. Он может быть разложен на три составляющие: вертикальную, или аксиальную, направленную вдоль оси вращения мешалки вверх или вниз; радиальную, направленную по радиусу сосуда от мешалки к стенкам его, или наоборот; тангенциальную, направленную по касательной к окружностям, по которым движется жидкость в горизонтальных плоскостях, параллельно пути, описываемому ротором мешалки.
