Закономерности термоэлектрокинетического эффекта в коллоидном растворе танина при подавлении естественной конвекции

Актуальность и цели. Рассматривается термоэлектрокинетический эффект, который относится к специфическому классу перекрестных эффектов, происходящих при одновременном воздействии трех термодинамических сил. Оценивается влияние естественной конвекции на установившиеся поля температур и скоростей жидкости, формирующиеся при наличии термоэлектрокинетического эффекта. Разрабатывается метод подавления естественной конвекции при измерении термоэлектрокинетической электродвижущей силы (ЭДС), и проводится соответствующее исследование в водном растворе танина. Материалы и методы. Оценка влияния естественной конвекции на распределения температуры и скорости жидкости проводится на основе экспериментальных измерений ее поля температуры с помощью лабораторного тепловизора и вычислений соответствующих полей на основе численного решения уравнений Навье - Стокса, теплопроводности, неразрывности методом конечных элементов. Измерение термоэлектрокинетической ЭДС в коллоидном растворе танина с подавлением свободной конвекции проводится с помощью модифицированной экспериментальной установки, в которой направление температурного градиента меняется на противоположное. Результаты. На основе численного моделирования и экспериментальных измерений получены распределения температуры и скорости жидкости, находящейся в U-образной трубке. Результаты. численных расчетов согласуются с результатами натурного эксперимента. Показано, что в классической постановке эксперимента по измерению термоэлектрокинетической ЭДС при подогреве жидкости в U-образной трубке снизу не удается создать значительного перепада температуры, от которого зависит величина термоэлектрокинетической ЭДС. Измерена термоэлектрокинетическая ЭДС коллоидного раствора танина в условиях подавленной конвекции. В этих условиях ЭДС достигает значительной величины. Выводы. Таким образом, естественная конвекция значительно влияет на проявление термоэлектрокинетического эффекта в жидких электропроводящих средах и ее подавление способствует формированию более высоких температурных градиентов. Благодаря этому увеличивается значение термоэлектрокинетической ЭДС.