Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznacza¬ nia zwilzalnosci cial stalych dowolnymi cieczami w obecnosci dowolnych gazów oraz urzadzenie do wyznaczania zwilzalnosci cial stalych cieczami.Jednym ze zjawisk fizycznych wystepujacych w szeregu zagadnieniach technicznych jest zwilzanie powierzchni cial stalych przez ciecze. Zachodzi ono, miedzy innymi, przy • zmianach fazowych ta¬ kich jak: wrzenie, odparowanie w strugach i kro¬ plach, kondensacja kroplowa. Prezycyjne okres¬ lenie warunków hydrodynamicznych i wymiany ciepla wymaga dokladnej znajomosci warunków zwilzania powierzchni.Zwilzalnosc w warunkach równowagi okresla sie zwykle przez kat zwilzenia wynikajacy z kla¬ sycznego modelu Younga, bioracego pod uwage uklad napiec powierzchniowych na granicy 3 faz.Napiecie powierzchniowe na granicy cialo stale— ciecz i cialo stale—para sartrudne a czasem wrecz niemozliwe do wyznaczenia w warunkach tech¬ nicznych.W literaturze stabelaryzowane sa wartosci na¬ piecia powierzchniowego ciecz—para oraz orienta¬ cyjne wartosci kata zwilzania, charakterystyczne dla poszczególnych ukladów trójfazowych. Wiel¬ koscia bezposrednio zwiazana ze zwilzaniem cial stalych jest tzw. krytyczne napiecie na powierzch¬ ni ciala stalego. Wielkosc te wyznacza sie po¬ srednio poprzez zwilzanie powierzchni ciala sta¬ lego dowolnie wybranymi cieczami o róznym na¬ pieciu powierzchniowym w obecnosci par tych cieczy lub dowolnie wybranego czynnika gazowe¬ go stanowiacego trzecia faze. Wartosc napiecia powierzchniowego cieczy calkowicie zwilzajacej badana powierzchnie, to znaczy tworzacej kat zwilzania równy zero, nazwano krytycznym na¬ pieciem powierzchniowym. Jest to wartosc umow¬ na charakteryzujaca dana powierzchnie w obec¬ nosci okreslonego czynnika gazowego. W oparciu o te wartosc sporzadza sie charakterystyki zwil¬ zalnosci powierzchni. Wedlug dotychczasowego stanu techniki wartosc ac wyznacza sie metoda chemiczna przy uzyciu wielu cieczy chemicznie czystych o róznym napieciu powierzchniowym.Znana metoda jest wysoce pracochlonna i kosz¬ towna a uzyskane przy jej uzyciu wyniki sa nie¬ zbyt dokladne.Wynalazek ma na celu usuniecie tych niedo¬ godnosci.Sposób wedlug wynalazku opiera sie na wyko¬ rzystaniu zachowania sie kropli na plaskiej po¬ wierzchni nachylonej do poziomu. Krople cieczy umieszcza sie na plaskiej plytce nieznacznie na- 25 chylonej do poziomu,' po czym zwieksza sie kat nachylenia plytki do takiej wielkosci, przy której rozpoczyna sie zsuwanie sie kropli ruchem ro¬ baczkowym. Z pomierzonej szerokosci i dlugosci zdeformowanej kropli oraz kata pochylenia plytki 30 wyznacza sie napiecie krytyczne z zaleznosci: 15 20 1101043 110104 4 oc : 2 Vcg sin a jt W go, zwi gdzie: V — objetosc kropli, q — gestosc cieczy, a — kat nachylenia próbki, W — szerokosc zde¬ formowanej kropli.Zgodnie z wynalazkiem urzadzenie do wyzna¬ czania zwilzalnosci sklada sie z dwuczesciowego pojemnika. Czesc dolna pojemnika wykonana z metalu w postaci zbiornika zaopatrzonego w urza¬ dzenie grzejne, sluzy jako wytwornica pary.Czesc górna pojemnika w postaci zbiornika cy¬ lindrycznego wykonanego ze szkla ognioodporne- Jtuzy. do. przepri^dzania obserwacji procesu :anisr Daaanej^pTytJu. Górny zbiornik jest za¬ mkniety pokrywa, w lltórej jest umieszczony ter- mome^^waiernjik if jwycechowany kroplomierz (kroplomierz moze byq wprowadzony przez otwór wzierinflcaX"*oraz przewód odprowadzajacy pare.Wziernik jest wyposazony w przyrzady optyczne pozwalajace na dokladna obserwacje zsuwajacej sie kropli i odczytywania szerokosci zdeformowa¬ nej kropli. Próbke badanego ciala stalego zamo- cowuje sie na plytce umieszczonej w górnym zbiorniku. Jeden koniec plytki jest umocowany na zawiasach, drugi jest wsparty na suporcie umozliwiajacym zmienianie w sposób kontrolowa¬ ny kata nachylenia próbki wzgledem poziomu.Zbiornik jest zaopatrzony w urzadzenie grzejne i termometr do mierzenia temperatury w jego wnetrzu.Metoda wedlug wynalazku pozwala na wyzna¬ czanie zwilzalnosci dowolnych cial stalych dowol¬ na ciecza w obecnosci pary tej cieczy lub dowol¬ nego innego czynnika gazowego (np. zwilzanie metali olejami w obecnosci wodoru).Wynalazek jest dokladniej objasniony na przy¬ kladzie w zwiazku z rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy urzadzenia do wy¬ znaczania zwilzalnosci metali woda w srodowisku pary wodnej, a fig. 2 — szczegól A z fig. 1 w powiekszeniu.Sposób wedlug wynalaziku wykorzystano do wyznaczenia zwilzalnosci miedzi woda w atmosfe¬ rze i powietrzu, dwutlenku wegla, pary wodnej i freonu 22.Jak pokazano na fig. 1, górny zbiornik 1 ma ruszt 2 ze szczelinami, nad którym jest umiesz¬ czona plytka 3 wykonana z badanego metalu. Pra¬ wy koniec plytki 3 jest wsparty na suporcie, któ¬ rego szczególy konstrukcyjne nie zostaly pokazane na rysunku. Zbiornik 1 jest zaopatrzony w ter¬ mometr 4.Zbiornik 1 jest ustawiony bezposrednio na zbiorniku 5 stanowiacym wytwornice pary. W dol- 5 nej czesci zbiornika 5, wypelnionej woda, znajdu¬ je sie grzalka 6 i termometr 7. Ponadto zbiornik 5 jest zaopatrzony w przewód 8 doprowadzajacy wode, natomiast górny zbiornik 1 jest zaopatrzony w przewód 9 odprowadzajacy pare. io Po ogrzaniu wody do wymaganej temperatury kat a pochylenia plytki 3 ustawia sie tak, aby uzyskac zsuwanie sie kropli po powierzchni. Sred¬ nia objetosc kropli 10 wyznacza sie , przy pomocy cechowanego kroplomierza, a szerokosc zdeformo- 15 wanej kropli 10 z bezposredniego pomiaru. Na¬ stepnie wyznacza sie wartosc napiecia krytyczne¬ go. Celem przeprowadzenia badan zwilzania da¬ nej powierzchni cieczami w obecnosci dowolnych gazów, nalezy przewód 8 doprowadzajacy ciecz 20 i przewód 9 odprowadzajacy pare traktowac jak wlot i wylot danego gazu.Urzadzenie moze miec zastosowanie jako pod¬ stawowy przyrzad w laboratorium inzynierii ma¬ terialowej oraz laboratorium fizykochemii ciala as stalego.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wyznaczania zwilzalnosci cial stalych cieczami w obecnosci czynnika gazowego, zna- 30 mienny tym, ze krople cieczy umieszcza sie na plaskiej plytce nieznacznie nachylonej do poziomu a nastepnie zwieksza sie kat nachylenia plytki do wielkosci, przy której rozpoczyna sie zsuwanie sie kropli ruchem robaczkowym, po czym z po- 35 mierzonej masy kropli, szerokosci i dlugosci zde¬ formowanej kropli oraz kata pochylenia plytki wyznacza sie napiecie krytyczne ac na powierzch¬ ni badanej plytki zwilzonej badana ciecza w obecnosci badanego gazu. 40 2. Urzadzenie do wyznaczania zwilzalnosci cial stalych, posiadajace wytwornice pary badanej cie¬ czy oraz zespól kontrolno-pomiarowy, znamienne tym, ze posiada dwuczesciowy pojemnik sklada¬ jacy sie ze zbiornika (5) stanowiacego wytworni- 45 ce, bezposrednio na którym to zbiorniku (5) jest osadzony zbiornik (1) zamkniety pokrywa z wziernikiem, w której to pokrywie jest umiesz¬ czony termometr (4) oraz przewód (9) odprowa¬ dzajacy pare, natomiast w dnie zbiornika (1) znaj- 50 duje sie ruszt (2), na którym jest umieszczona badana plytka (3) o zmiennym kacie nachylenia.110104 Fig.1 Szczegól-WA" 3 ^ Fig.2 PLThe subject of the invention is a method of determining the wettability of solids with any liquids in the presence of any gases, and a device for determining wettability of solids with liquids. One of the physical phenomena occurring in a number of technical issues is wetting of the surfaces of solids by liquids. It takes place, inter alia, with phase changes such as: boiling, evaporation in streams and droplets, droplet condensation. Precise determination of the hydrodynamic conditions and heat transfer requires a thorough knowledge of the wetting conditions of the surface. The wettability under equilibrium conditions is usually defined by the contact angle resulting from the classical Young's model, taking into account the system of surface tensions at the 3-phase boundary. solid - liquid and solid - vapor are difficult and sometimes even impossible to determine under technical conditions. In the literature, the values of liquid-vapor surface tension and approximate values of the contact angle, characteristic for particular three-phase systems, are tabulated. The quantity directly related to the wetting of solids is the so-called critical stress on the surface of a solid. This value is determined indirectly by wetting the surface of a solid with any chosen liquids of different surface tension in the presence of vapors of these liquids or any chosen gaseous medium constituting the third phase. The value of the surface tension of the liquid completely wetting the tested surface, that is, creating a contact angle equal to zero, is called the critical surface tension. It is a conventional value characterizing a given surface in the presence of a certain gaseous medium. Based on this value, the characteristics of the wettability of the surface are drawn up. According to the prior art, the value of ac is determined by the chemical method using many chemically pure liquids with different surface tension. The known method is highly labor-intensive and expensive, and the results obtained with its use are not very accurate. The invention aims to eliminate these deficiencies. The method according to the invention is based on the use of the behavior of the drops on a flat surface inclined to the horizontal. The liquid droplets are placed on a flat plate slightly tilted horizontally, and the plate inclination angle is increased to a level at which the drops begin to slide in a rolling motion. The critical voltage is determined from the measured width and length of the deformed drop and the angle of inclination of the plate 30, depending on: 15 20 1101043 110104 4 oc: 2 Vcg sin a jt W go, where: V - droplet volume, q - liquid density, a - angle the inclination of the sample, W - the width of the deformed droplet. According to the invention, the device for determining the wetting consists of a two-part container. The lower part of the container is made of metal in the form of a tank equipped with a heating device, serving as a steam generator. The upper part of the container is in the form of a cylindrical tank made of fireproof glass - Jtuzy. down. making process observations: anisr Daaanej ^ pTytJu. The upper tank is closed with a lid, in which there is a thermal ^^ shaft and a dropper (the dropper can be inserted through the sight hole X "* and the steam drainage tube. The sight glass is equipped with optical devices allowing for accurate observation of the sliding droplet) The specimen of the solid body to be examined is mounted on a plate placed in the upper reservoir. One end of the plate is hinged, the other end is supported on a support that allows to change the angle of the sample with respect to the level in a controlled manner. equipped with a heating device and a thermometer for measuring the temperature inside it. The method according to the invention allows the determination of the wettability of any solids to any liquid in the presence of a vapor of this liquid or any other gaseous medium (e.g. wetting metals with oils in the presence of hydrogen) The invention is explained in more detail using the example of Mk In connection with the drawing, in which Fig. 1 shows a vertical section of a device for determining the wetness of metals by water in a water vapor environment, and Fig. 2 - detail A of Fig. 1 in enlarged form. The method according to the invention was used to determine the wettability of copper by water in the atmosphere Air and carbon dioxide, water vapor and CFC 22. As shown in FIG. 1, the upper tank 1 has a grate 2 with slots over which a plate 3 made of the test metal is placed. The right end of the plate 3 is supported on a carriage, the constructional details of which are not shown in the drawing. The tank 1 is provided with a thermometer 4. The tank 1 is placed directly on the tank 5, which is a steam generator. In the lower part of the tank 5, filled with water, there is a heater 6 and a thermometer 7. Moreover, the tank 5 is provided with a water supply pipe 8, while the upper tank 1 is provided with a steam discharge pipe 9. io After the water has been heated to the required temperature, the slopes 3 are adjusted so that the drops slide down the surface. The mean droplet volume 10 is determined with a calibrated dropper and the width of the deformed drop 10 is determined from a direct measurement. The value of the critical voltage is then determined. In order to carry out tests of wetting a given surface with liquids in the presence of any gases, the liquid supply line 20 and the vapor discharge line 9 should be treated as the inlet and outlet of a given gas. The device can be used as a basic instrument in a material engineering laboratory and laboratory. physicochemistry of solids. Patent claims 1. Method of determining the wettability of solids with liquids in the presence of a gaseous medium, characterized by the fact that liquid drops are placed on a flat plate slightly inclined to the level and then the angle of the plate is increased to the size at which the drop begins with a worm motion, and then from the measured drop weight, the width and length of the deformed drop and the plate inclination angle, the critical stress ac on the surface of the test plate moistened with the test liquid in the presence of the test gas is determined. 40 2. A device for determining the wettability of solids, having steam generators of the tested liquid and a control and measuring unit, characterized by the fact that it has a two-part container consisting of a container (5) constituting the generator, directly on which container (5) a container (1) is mounted, a closed cover with a sight glass, in which cover is placed a thermometer (4) and a conduit (9) discharging steam, while at the bottom of the container (1) there is a grate ( 2), on which the test plate (3) with a variable angle of inclination is placed. 110104 Fig. 1 Part-WA "3 ^ Fig. 2 EN