Силы гидродинамического взаимодействия капель

Исследование проводится в сферической системе координат, связанной с центром большой капли (рис. 11.2). В этой системе координат поток внешней жидкости движется относительно большой капли, причем вдали от капли скорость можно считать постоянной, равной скорости осаждения рассматриваемой капли. Другая капля меньшего размера движется вместе с потоком относительно большой капли, обтекает ее и либо коснется ее, либо пройдет мимо. Движение капель из-за малости их размеров можно считать безынерционным. Поэтому траектория маленькой капли относительно большой на больших по сравнению с радиусом большой капли расстояниях совпадает с линией тока внешней жидкости, а на малых расстояниях заметно отклоняется от линии тока, что вызвано как силой взаимодействия капли с внешней жидкостью, так и силами взаимодействия капель. Силы взаимодействия представляют собой гидродинамические, молекулярные и электростатические силы. Гидродинамические силы являются силами сопротивления движению капли, они неограниченно возрастают при уменьшении зазора между поверхностями капель. Молекулярные силы — силы притяжения Ван-дер-Ваальса — Лондона, действующие на малых расстояниях. Электростатические силы — это силы отталкивания, обусловленные двойны- [c.253]

Входящее в выражение для ядро коагуляции /С(со, V), называемое иногда константой коагуляции, обусловливает частоту столкновения капель объемами со и У и может быть определено в результате исследования относительного движения двух капель под действием различных сил взаимодействия — гравитационной, гидродинамической, молекулярной. Характер гидродинамической силы зависит от структуры потока. В ламинарном потоке относительное движение капель различного размера происходит за счет гравитационного осаждения и градиента скорости несущей среды. При этом /С(со, V) определяется сечением столкновения капель и находится в результате анализа траекторий движения одной капли относительно другой [см. раздел 13.1]. В турбулентном потоке сближение капель происходит за счет хаотических пульсаций, приводящих к большему по сравнению с ламинарным потоком числу актов столкновения в единицу времени. Существуют три основных механизма, обусловливающих сближение и коагуляцию капель в турбулентном потоке инерционный, за счет различных скоростей движения отличных по размерам капель сдвиговый (градиентный), вызванный наличием сдвигового течения в окрестности рассматриваемой капли при обтекании ее пульсациями различного масштаба турбулентная диффузия, в основе которой лежит предположение об аналогии между процессом диффузии и движением капель под действием случайных турбулентных пульсаций. В разделе 13.6 показано, что применительно к рассматриваемому процессу основной вклад в скорость коагуляции капель в турбулентном потоке дает механизм турбулентной диффузии, и ядро коагуляции с учетом сил гидродинамического и молекулярного взаимодействия капель имеет вид [c.547]

Когда в жидкой среде две капли приближаются друг к другу (например, под действием сил тяжести), поведение системы определяется взаимодействием гидродинамических и поверхностных сил. Гидродинамические силы вызывают вязкую текучесть жидкой среды между каплями и искаи.ение формы капель вследствие давления, возникающего между ними. Радиальное движение жидкости между каплями способствует циркуляции жидкости внутри каждой капли. Искажение формы капель сдерживается поверхностным натяжением, так как любое отклонение от сферической формы приводит к увеличению поверхности каили (Чэпелир, 1961). [c.78]

Учет гидродинамического и молекулярного взаимодействий капель можно сделать так же, как это было ранее сделано для эмульсий в разделе V. При сближении капель под действием турбулентных пульсаций до расстояний, меньших >.0, они испытывают значительное сопротивление окружающей среды, а также силы молекулярного притяжения, которые и обеспечивают столкновение и слияние капель. Если основным механизмом коагуляции капель является механизм турбулентной диффузии, то коэффициент турбулентной диффузии зависргг от коэффициента гидродинамического сопротивления [см. (11.70), (11.72) и (11.74)], а следовательно, и от относительного зазора между сближающимися каплями [c.391]

В общем случае для анализа факторов стабилизации необходимо рассматривать систему взаимодействий, возникающих при сближении капель в другой жидкости. При определенных условиях две сближающиеся капли жидкости (масла) в другой жидкости (воде) служат моделью эмульсий. Поведение капель определяется суммой гидродинамических и поверхностных сил [183. Во всех случаях стабилизация связана с появлением упругих свойств в упоминающихся жидких прослойках. Известна, например, для пленок низкомолекулярных ПАВ поверхностная упругость Ма-рангони — Гиббса. Однако она 1.е может обеспечить сохранение равновесной толщины жидкой пленки при значительных гидростатических силах, стремящихся к разрыву пленки [183], и обычно рассматривается как кинетический фактор устойчивости. [c.246]

Анализируя гидродинамическую связь между падающими каплями поглотителя и движущимся по трубке газом, легко заметить, что в начале полета капля приобретает скорость не только под действием силы тяжести, но и в результате взаимодействия с предиаз-яаченным для обдува капли нисходящим газовым потоком, ускоряющим.ее падение. В абсорбционной зоне движение капли затормаживается под влиянием скоростного напора восходящей струи, вы-1ывающей дополнительное сопротивление полету капли. [c.69]

Расчеты коэффициента захвата были проведены при формальном распространении уравнения движения малой частицы (8.7.4.1) вплоть до ее физического контакта с поверхностью большой капли (точнее, вплоть до касания центра малой частицы с поверхностью большой). Законность такой операщш далеко не очевидна хотя бы по следующим соображениям. С одной стороны, само понятие физического контакта двух дисперсных частиц требует дополнительного уточнения. Более естественным было бы предположение об его существовании, когда поверхность малой частицы (а не ее центр ) коснулась поверхности большой капли. Такое определение захвата введено Н.А. Фуксом в [146]. А еще более точным в рассматриваемой задаче бьшо бы считать, что частицы столкнулись, если их поверхности сблизились на расстояние, на котором уже становится эффективным действие молекулярных сил притяжения или любых других сил притяжения негидродинамической природы. С другой стороны, на малых расстояниях между поверхностями капель начинают действовать не учтенные в уравнении (8.7.4.1) силы гидродинамического взаимодействия (в гидродинамическом приближении неофаниченно возрастающие при уменьшении зазора между поверхностями капель). При малых числах Рейнольдса эти силы заведомо препятствуют сближению капель. [c.832]