ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математические модели коалесценции единичных капель иа плоской поверхности из "Последние достижения в области жидкостной экстракции" Обсудим более детально процесс коалесценции, чтобы получить основу для корреляции времени коалесценции и построения математических моделей коалесценции единичных капель на плоской поверхности. [c.260] Кокбэн и Мак-Робертс изучали коалесценцию единичных капель, стабилизированных мылами, на границе вода — масло и нашли, что устойчивость каждой капли в данных условиях непостоянна. Было сделано заключение, что существует некоторое распределение устойчивости и воспроизводимые результаты можно получить только после наблюдения за большим числом капель. Результаты на первой стадии коалесценции были обработаны в виде кривых в координатах 1п (N/N0) = f 1). Здесь Но — общее число капель, взятых для изучения, ж N — число капель, не успевших коалесцировать ко времени г. [c.260] Результаты показывают, что коалесценция маловероятна, пока не пройдет некоторое время to. Было сделано предположение, что процесс утончения пленки протекает до тех пор, пока она не достигнет толш ины кд, после чего возможен ее разрыв. Разрыв наступает в некоторой точке окружности пленки длиной 2яi как результат. флуктуаций тол-ш ины пленки, возникаюш их из-за механических колебаний и температурных эффектов. [c.261] Было найдено, что К ж to почти линейно возрастают с ростом температуры и увеличением размера каяель для системы бензол — вода и жидкий парафин — вода. Так как большинство результатов Джиллеспи и Ридила необходимо было исключить из рассмотрения, Элтон и Пйкнетт [81 предложили более совершенный прибор для измерения времени коалесценции. В нем были сведены к минимуму вибрация и флуктуации температуры. [c.261] К сожалению, результаты Коннеке для систем углеводороды — гликоль представлены в форме lg lg (Л /Жд) = f g (t), поэтому возможно, что такой прием скрывает некоторую кривизну графика. [c.262] Савистовский и Джеймс [13] отмечали суш ествование минимума времени tf , а Ленг [14] показал теоретически, что су-ш,ествует критическая толщина пленки, ниже которой она рвется, если существуют различного типа возмущения. Кроме того, он показал, каким образом эта критическая толщина зависит от физических свойств системы и условий эксперимента. [c.262] Очевидно, что уравнение (2) лучше описывает коалёсцен-цию в различных системах, хотя в некоторых случаях значение очень мало. [c.262] Коалесценция капель на плоской поверхности сопровождается процессом утончения и разрывом пленки сплошной фазы. Поэтому факторы, влияющие на эти стадии, определяют скорость коалесценции. Систематизация таких факторов проведена Лоусоном [ 5] и описана ниже. [c.262] Наконец, Нельсен, Волл и Адамс [91 нашли, что для некоторых трехкомпонентных систем стабильность капель падает с увеличением размера капли. Устойчивость системы явно зависит от природы третьего компонента. Ионный компонент должен влиять на двойной электрический слой и, следовательно, на электровязкость. Если последняя возрастает, протекание стадии утончения замед-ляется. [c.263] Аналогично влияет поверхностно-активный компонент. Наконец, массоперенос третьего компонента должен оказывать влияние на стабильность капли, увеличивая или уменьшая ее в зависимости от направления потока. Эти факторы рассмотрены ниже. [c.263] Обычно отмечалось, что время коалесценции I пропорционально Ь , причем п увеличивается с размером капли, но не зависит от температуры. ГТервая стадия процесса коалесценции наиболее чувствительна к в I Oтe падения, хотя многие исследователи отмечали, что высота влияет также на протекание других стадий, хотя и в меньшей степени. [c.263] Существует несколько объяснений этим, несомненно, аномальным результатам. [c.263] Наиболее логичное объяснение из всех предложенных состоит в том, что высота падения связана с размерами всего прибора и, в частности, сосуда для сбора капель. Так, Лоусон [15] показал, что разница между временем, затрачиваемым на первую стадию коалесценции, п предварительным временем не зависит от высоты падения. Данное обстоятельство подтверждает, что изменения с изменением высоты падения обусловлены флуктуациями межфазной поверхности, вероятно, происходящими вследствие отражения возмущений среды от стенок сосуда для сбора капель. [c.264] Кривизна межфазной поверхности. Нельсен [9] показал, что стабильность капель возрастает, если межфазная поверхность вогнута по направлению к капле. Этого и следовало ожидать, так как одновременно увеличивается сопротивление утончению пленки. [c.264] Разность плотностей фаз. Большая разница в плотностях приводит к значительной деформации капли. Капли сплющиваются так, что поверхность удаляемой пленки возрастает, в то же время гидростатические силы, обусловливающие утончение, увеличиваются не пропорционально. Эти два противоположных эффекта стремятся компенсировать друг друга. Действительно, многие исследователи подтвердили, что время покоя возрастает с увеличением разницы в плотностях фаз. [c.264] Отношение вязкостей фаз. Возрастание вязкости сплошной фазы относительно вязкости капель увеличивает, как и следовало ожидать, время покоя капли из-за повышения сопротивления процессу удаления пленки сплошной фазы. [c.264] Межфазное натяжение. Высокое межфазное натяжение препятствует деформации, и площадь удаляемой нленки уменьшается. При этом время коалесценции должно падать. Однако с увеличением межфазного натяжения удаление пленки затрудняется, т. е. опять возникают два взаимно компенсирующих эффекта. Тем не менее обычно время коалесценции понижается с возрастанием межфазного натяжения. [c.264] Температура. Воздействие температуры проявляется через те же физические свойства системы, которые влияют на время коалесценции. Таким образом, эффект температуры можно предсказать исходя ич влияния ее па плотность, вязкость и межфазное натяжение. Обычно с возрастанием температуры время коалесценции уменьшается, если не происходит изменений в механизме коалесценции. Например, Джеффрис и Хоксли [12] нашли, что при возрастании температуры одноступенчатая коалесценция заменялась многоступенчатой. [c.265] Вернуться к основной статье