Вязкость деформация капель

Форма, которую принимает капля в потоке газа, зависит как от характера течения в окрестности капли, так и от свойств жидкости и газа, а именно от плотностей, коэффициентов вязкости и поверхностного натяжения. В [47] выделены три основных вида деформаций капли (рис. 17.11). [c.463]

При сильных деформациях капли будут распадаться на более мелкие капли, т.е. разрушаться. Процесс распада капель очень сложен и определяется соотношением сил поверхностного натяжения, вязкости, инерции и некоторыми другими факторами. Для разных характерных скоростей относительного движения фаз характер дробления может быть существенно различным. В [57, 117] был проведен сравнительный анализ большого числа экспериментальных и теоретических работ по разрушению капель. Отмечается, что существует шесть основных механизмов дробления капель, которым соответствуют разные диапазоны изменения числа Вебера. [c.88]

Дисперсная фаза объемная доля, гидродинамическое взаимодействие между каплями, флокуляция вязкость, деформация капель при сдвиге распределение капель по размерам методика приготовления эмульсии, межфазное натяжение, поведение капель при сдвиге, взаимодействие с непрерывной фазой, взаимодействие капель химический состав. [c.12]

Из выражения (2.4) видно, что деформация капли малой вязкости, т. е. при значениях параметра Р 1 (здесь принято, что б (Р, 7) 0), приводит к уменьшению полного диффузионного потока на ее поверхность, а для капли большой вязкости (при (5 1) — к увеличению пото- [c.62]

При сильных деформациях капли будут распадаться на более мелкие капли, т.е. разрушаться Процесс распада капель определяется соотношением сил поверхностного натяжения, вязкости и инерции, а также некоторыми другими факторами [c.220]

В концентрированных эмульсиях деформация может происходить из-за плотной упаковки капель. Вязкость эмульсий, в которых капли деформируются при сдвиге, возрастает быстрее с концентрацией дисперсной фазы, чем для эмульсий с каплями идентичного размера, окруженными эластичной пленкой. [c.293]

Важной индивидуальной характеристикой взаимодейст- ВИЯ капли со стенкой является скорость ее движения. Скорость капли перед взаимодействием определяется начальной скоростью капли в момент ее образования и процессом движения — динамическим взаимодействием капли с парогазовой средой, с другими каплями, тепловым взаимодействием капли со средой, другими каплями и стенкой (радиация) тепловое воздействие иа каплю, обусловленное ее движением, проявляется, в частности, через деформацию капли из-за температурной зависимости вязкости и поверхностного натяжения, а также через массообмен. Предположение о равенстве начальных скоростей всех капель и о детерминированном характере движения отдельной капли по уравнению движения ее центра масс равносильно утверждению о том, что все капли размера / имеют непосредственно перед стенкой одну и ту же скорость [c.39]

С, что можно объяснить деформацией капли при падении на подложку. Во второй период, примерно с 3. 10" до 12 10 сек, наблюдается постоянство скоростей, здесь наиболее вероятными силами, препятствующими растеканию жидкости, являются инерция жидкости и вязкость ее. Скорость растекания в условиях вязкого течения может быть рассчитана по уравнению Я И Френкеля [2] [c.60]

Соотношение (3.2.6.12) получено также аналитически в предположении, что работа, совершаемая силой лобового сопротивления при обтекании диска, расходуется на изменение поверхностной энергии, происходящее при его сжатии [30]. При этом коэффициент сопротивления диска считается постоянным, не зависящим от вязкости обтекающей жидкости, как для случая обтекания сферы в автомодельном режиме. Это говорит о том, что рост коэффициента сопротивления при увеличении диаметра частицы и, соответственно, числа Рейнольдса в этом режиме происходит вследствие повышения степени деформации капли или пузыря, а режим обтекания остается автомодельным по вязкости жидкости. Для скорости движения капель и пузырей под действием силы тяжести из уравнений (3.2.6.3) и (3.2.6.12) имеем [c.174]

Интересно, что решение Адамара — Рыбчинского, реализующееся при большой вязкости несущей жидкости, не дает деформацию капли или пузырька. Для описания этой деформации необходимо учитывать инерционные эффекты в уравнениях Навье — Стокса и эффекты поверхностного натяжения на межфазной границе. Отношение указанных эффектов характеризуется числом [c.159]

Вполне очевидно, что размеры капель, дробящихся в турбулентном потоке сплошной среда (при d > о). не будут зависеть от ее вязкости, а также от вязкости дисперсной фазы Vд. Увеличение Vд только затормаживает сдвиг слоев жидкости в капле, что соответственно отражается на скорости ее деформации. При высоких значениях Уд, несмотря на наличие необходимой кинетической энергии А и, деление капли может и не произойти, если время воздействия на нее внешнего потока невелико [53]. Поведение капли в процессе дробления по существующим представлениям [45, 62 ] сводится к следующему. [c.59]

Метод возмущения, согласно Фрелиху и Заку (1946), привел к уравнению (1У.221) для очень разбавленных эмульсий, в которых капли окружены жидкой межфазной пленкой, и к уравнению (IV.206) для эластичной нленки. Для мелких капель оба уравнения дают одинаковые результаты. Это следует также из уравнения (IV.205), показывающего, что деформация капель незначительна, когда Ь(.р мало. На реологических свойствах эмульсий не будет серьезно отражаться реология межфазной нленки, если капли малы и жидкость не циркулирует внутри них. Когда капли велики и окружены вязкой пленкой, они деформируются под влиянием сдвига таким же образом, как и нестабилизированные капли. Вязкость эмульсии будет тогда зависеть от реологических свойств межфазной пленки. [c.293]

В классической работе Тейлора [201 на примере эмульсий исследована деформация сферических капелей жидкости, помещенных в поток другой жидкости. Тейлор показал, что если преобладающее значение имеют силы поверхностного натяжения, то при простом сдвиговом течении капля приобретает форму сфероида с главной осью, ориентированной под углом 45° к направлению течения. А если преобладающее значение имеет вязкость жидкости, то капля приобретает форму сфероида с главной осью, ориентированной вдоль направления течения. Для определения деформации Тейлор использовал следующее выражение [c.389]

При фильтрации капли нефти должны проходить в узкие поровые каналы. Капли и струйки нефти при этом деформируются. На деформацию капель нефти с увеличившейся вязкостью нефти потребуется соответственно большая работа. Условия вытеснения нефти при этом ухудшаются. [c.90]

На рис. 2.43, а демонстрируются явления, сопутствующие всплыванию сферической капли (пузыря) в неограниченном объеме более тяжелой сплошной среды. При трении поверхностных слоев капли о сплошную среду они перемещаются в направлении движения этой среды относительно капли, вовлекая в циркуляционное движение жидкость внутри капли (газ внутри пузыря), — в соответствии с направлением циркуляционных токов (см. рис. 2.43, б). Вторая причина деформации обусловлена "стремлением" капли, пузыря двигаться в сплошной среде в режиме наименьшего гидравлического сопротивления. В самом деле увеличение поперечного размера капли при деформации, конечно, повышает ее сопротивление, но сопутствующее существенное уменьшение скорости движения (а степень ее влияния высока — см.разд.2.7.4) в значительной мере его снижает. В условиях деформируемости капли, пузыря на скорость их движения в сплошной среде может оказывать заметное влияние поверхностное натяжение на границе дискретного элемента и среды. Силы поверхностного натяжения стремятся минимизировать поверхность этого элемента, а значит сохранить его сферическую форму. В качестве конкурирующего фактора при малых скоростях скольжения выступают силы вязкости. Соотнесе- [c.244]

Приведенные выше выражения для силы сопротивления, испытываемой частицей при медленном движении в вязкой жидкости, справедливы при условии, что частицы твердые. На практике имеют дело не только с твердыми, но и с жидкими и газообразными частицами — каплями и пузырьками. Такие частицы в потоке несущей жидкости могут деформироваться под действием неоднородных полей скоростей и давлений внешнего и внутреннего течения жидкости или газа. Особенно заметна деформация относительно крупных частиц, а также частиц, находящихся в потоке возле границы области течения — стенок, межфазных поверхностей, где значительны изменения скорости потока на расстояниях, сравнимых с размером частиц. Если жидкие или газообразные частицы находятся близко друг от друга, то относительное движение частицы вызывает гидродинамическую силу сопротивления, зависящую от расстояния между их поверхностями. В частности, при сближении частиц по линии центров, сила сопротивления при малых зазорах 5 между поверхностями возрастает как 1/5 , где а = 1 для твердых частиц и а = 0,5 для жидких частиц [7]. Степень деформации частиц определяется модифицированным капиллярным числом Са = р.(,С/йЬ/(а-ь Ь) I [9], где ц, — вязкость несущей жидкости V — скорость сближения капель радиуса д и Ь X — коэффициент поверхностного натяжения капель. При Са 1 деформация капель мала. [c.168]

Предел упругих деформаций твердых материалов близок по порядку величины к 0,01, модуль упругости — к Ю Дж/м , а натяжение — к 1 Дж/м", так что указанное соотношение равно примерно 1 / Нет необходимости доказывать, что энергия упругой деформации после разрушения частицы теряется безвозвратно, Отсюда видно, что доля полезной работы дробления пренебрежимо ма та при любом практически достижимом размере частиц. При диспергировании жидкостей вместо работы упругих деформаций появляется работа против вязких сил. Соотношение (3.18.1) сохранит при этом свою структуру, но в нем модуль упругости нужно заменить на вязкость диспергируемой жидкости (шш среды), а величину предельной деформации — на некоторую критическую скорость деформации. Существование критической скорости деформации обусловлено тем, что при слишком малой скорости локального деформирования (например, вспучивания гладкой поверхности жидкости) силы поверхностного натяжения успеют сгладить возникшую неровность поверхности, и наращивания деформации до отделения капли жидкости от поверхности сплошной фазы не произойдет. [c.748]

Течение Куэтта во многом сходно с гиперболическим течением при условии ф = я/4. Поэтому капля под действием малых деформаций в этом случае примет форму вытянутого сфероида с главной осью, направленной под углом ф = л,/4 (рис. 1.16). При больших деформациях положение зависит от отношения вязкостей т)ф/т)(.. Когда дисперсная фаза имеет малую вязкость (Т1ф/Т1 1), капля [c.40]

Зависимости (2.61) и (2.62) соответствуют двум.значег ниям вязкости жидкости в капле расчетное значение отвечает нулевой вязкости, экспериментальное — условиям насыщения при атмосферном давлении. Если процесс деформации капли проходит при более высоких давлениях, то температура сфероида, жидкость которого с большой [c.105]

С помощью анализа размерностей можно показать, что деформация несмешиваюшрйся жидкой капли радиуса а под действием локального напряжения сдвига у зависит от двух параметров К = и А = а х,уа, где [Хг — вязкость жидкости капли, а сг — межфазное напряжение на ее поверхности. Эксперименты Румшейдта и Мейсона [71], а также Торза, Кокса и Мейсона [87] показали, что в потоке с поперечным градиентом скорости, величина которого у медленно возрастает от нуля, при Я, < 3 капля деформируется и разрушается примерно так, как показано на рис. 9, б. Однако если величина градиента возрастает слишком быстро, то разрушение капли может произойти так, как показано на рис. 9, а и 9, в. Для Я, > 3 деформация капли будет соответствовать рис. 9, г. При этом капля не разрушается, однако могут получаться большие значения у (як). [c.129]

Значение < Т , так как время, необходимое для деформации первой капли, меньше, чем для деформации второй. Ввиду того, что первая капля перемещается быстрее кв1>кв , а Qi< Qi,. T]i = Tjj, поскольку сипа, необходимая для деформации капли, в данном случае определяется капиллярным давлением 2о1г, а не вязкостью нефти. [c.35]

В предельной ситуации достаточно плавного увеличения от-посптольноп скорости (при квазистатическом нагружении, когда характерное время нарастания внешних сил значительно превышает характерное время деформации капли) критические числа Wed для дробления по типу парашют равны примерно 20 (We 20) и в два раза превышают критические числа для условий обтекания А. При других законах обтекания критические числа Wee, по-видимому, могут иметь промежуточные значения. Так, известно, что при законе обтекания В критические числа We на 30—40% меньше чисел We i Для законов обтекания Б и В влияние вязкости жидкости на Wed может быть учтено корреляциями [c.168]

Особенно интересно явление движения капли прямой эмульсии после выключения электрического поля или при перемене его полярности, которое до сих пор не было описано в литературе. Общеизвестно, что движение заряженных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде возникает только при деформации двойного ионного слоя. Время восстановления равновесия после устранения источника возмущающих полей (электрического или гравитационного поля, поля сил давления) обычно измеряется долями секунд, поэтому стадии восстановления ионной сферы и ее влияние на движение частиц сравнительно мало. Если время релакса1№и г составляет минуты, а для некоторых систем часы, например для дисперсий в слабополярных и вязких средах, то избыток противоионов с одной стороны частицы и недостаток - с другой будут сохранять действие диффузионных сил на частицу в течение некоторого времени. Поэтому в дисперсных системах с больщими частицами и высокой вязкостью дисперсионной среды движение частиц может продолжаться знатательное время. Например, в касторовом масле с коэффициентом диффузии ионов О = 10 см /с капли ПМС-5 диаметром 2а = 1 мм после снятия поля напряженностью 2 кВ/см двигались в течение 3—5 мин. Время релаксации подобной капли составляет несколько десятков часов и знащпельно превыщает время ее движения. [c.23]

Рассмотрим конкретный практический пример ламинарного смешения. Жидкий компонент вводят в смеситель, содержащий расплав полимера в форме капель микроскопических размеров. Мы утверждаем, что то, что произойдет с каплями в потоке жидкости в начальной стадии смешения, не зависит от смешиваемости компонентов. Это объясняется тем, что при быстром растворении образуется тонкий (в лучшем случае) пограничный слой. Постепенно капли де формируются, подвергаясь воздействию локальных напряжений.. Поле напряжений неоднородно, поскольку компоненты смеси имеют различные реологические свойства (как вязкость, так и эластичность). Влияние поверхностного натяжения несущественно (соответственно несущественно и наличие или отсутствие четких границ раздела), Вязкие силы превышают поверхностное натяжение По мере деформации капель и увеличения площади поверхности раздела степень смешиваемости двух компонентов начинает играть все возрастающую роль. Для смешиваемых систем внутренняя диффузия способствует достижению смешения на молекулярном уровне, а в случае несме-шиваемых систем — вводимый компонент дробится на мелкие домены. Эти домены вследствие вязкого течения и под воздействием сил поверхностного натяжения достигают состояния, характеризуемого постоянной величиной деформации. Таким образом, для несме-шиваемых систем смешение начинается по механизму экстенсивного смешения и постепенно переходит в гомогенизацию. Морфология доменов, образующихся как в смесях, так и в сополимерах, является предметом интенсивных исследований [19]. [c.388]

Фламерфельт [24] исследовал влияние эластичности непрерывной вязкоэластичной фазы на деформацию и дробление ньютоновской диспергируемой фазы. В качестве непрерывной фазы он использовал водный раствор полиакриламида, а в качестве диспергируемой фазы — раствор низкомолекулярного полистирола в дибутил-фталате. Было показано, что существует минимальный размер капли соответствующий данной жидкой системе, по достижении которого дробление прекращается. Увеличение эластичности непрерывной фазы приводит к возрастанию минимального размера капель и критической скорости сдвига, при которой происходит дробление капель, поскольку конечное значение напряжения сдвига зависит от величины У- В соответствии с полученными ранее результатами увеличение вязкости непрерывной фазы приводит к обратному эффекту. Фламерфельт обнаружил также интересное явление в условиях неустановившегося сдвигового течения (ступенч тое изменение прикладываемого напряжения) минимальный размер капли и критическая скорость сдвига значительно меньше получаемых при постоянном напряжении сдвига. Поэтому он предположил, что диспергирование в вязкоэластичной среде должно протекать более полно при переменных условиях сдвига. Действительно, именно такие переменные условия сдвига реализуются в узком зазоре между гребнем ротора и стенкой смесительной камеры, а также в экструдере, снабженном смесительным устройством барьерного типа . [c.390]

На рис. 2.13 представлена зависимость безразмерного времени Но от Ше для экспе римента и по формуле (2.59) Согласно графикам с увеличе нием е число гомохронно сти Но растет в эксперимен те медленнее, чем по расчету Это различие можно объяснить силой вязкого трения, не учитываемой при расчете. Влияние вязкости проявляется в уменьшении максимального радиуса деформирующейся капли и скорости деформации. Уменьшение. максимально- [c.104]

При распылении жидкостей энергия главным образом затрачивается на а) образование новой поверхности, б) преодоление сил вязкости при изменении формы жидкости и в) потери, обусловленные неэффективной передачей энергии жидкости Энергия, необходимая для образования новой поверхности при разделении жидкости на капли радиусом г, равна Зу/гр на 1 г Для капечь воды диаметром 1 мк это составляет 0,43 дж (или 0,1 кал) Кроме того, требуется еще некоторое (вероятно, небольшое) добавочное количество энергии, обусловленное тем обстоятельством, что создавае мая в процессе распыления жидкости поверхность больше конечной поверхности образовавшихся капель Процесс образования капель протекает очень быстро, порой в течение нескольких микро секунд При этом скорость деформации жидкости очень ве тика и количество энергии, затрачиваемой на преодоление сил вязкости, должно быть значительным Если предположить, что вязкая жидкость вытягивается в тонкую нитку или пленку, которая распадается затем под действием поверхностного натяжения, образуя капли со средним диаметром равным толщине нити, то можно рассчитать минимальную работу необходимую для изменения формы жидкости По Монку , это можно сделать, приняв, что жидкость входит в широкий конец конической переходной области, равно мерно ускоряется в ней и покидает ее в виде нити Минимальная энергия, рассеиваемая в единице объема жидкости, равна [c.44]

В начале основного периода комплекс-сырец всегда имеет пластическую структуру. Находящаяся между нормально расположенными на поверхности капель масла кристаллами комплекса водная фаза является связанной. В пластическом комплексе-сырце дисперсной фазой является сумма масляная фаза + комплекс + связанная водная фаза , дисперсионной средой — свободная водная фаза. По мере комплексообразования объем дисперсной фазы растет, а объем дисперсионной среды уменьшается, что вызывает прогрессивное увеличение вязкости комплекса-сырца. Очевидно, что с увеличением М. В повышение вязкости происходит быстрее. На некотором этапе комплексообразования капли масла сблизятся вплотную друг к другу и комплекс-сырец потеряет подвижность. При дальнейшем комплексообразовании и связанной с ним иммобилизацией водной фазы между каплями создается разряжение, и капли прижимаются друг к другу избыточным внешним давлением — Др, которое в дальнейшем резко возрастает Это Ар стремится деформировать капли масла, а капиллярные силы, действующие в зазорах между торцами кристаллов комплекса, смоченными масляной фазой, препятствуют этому, придавая оболочкам некоторую жесткость. Капиллярные силы растут с уменьшением зазоров между кристаллами комплекса, а действие их на форму капель усиливается с уменьшением размера последних. Средняя величина зазоров между кристаллами комплекса обратно пропорциональна удельной скорости комплексообразования. Так как размер капель и удельная скорость комплексообразования уменьшаются с увеличением выхода комплекса, то по мере комплексообразования жесткость оболочек капель должна проходить через максимум. После того, как Др превысит капиллярные силы, капли начнут деформироваться, а их поверхность увеличиваться, обеспечивая условия для образования новых кристаллов комплекса. Если удельная скорость комплексообразования большая, то возникающая при деформации капель поверхность сразу же покрывается кристаллами комплекса и снижение жесткости оболочек не происходит. В этом случае деформация капель только способствует их самодис-пергированию. Если же удельная скорость комплексообразования мала, то возникающая при деформации капель поверхность не успевает покрыться кристаллами комплекса, поэтому зазоры между ними увеличиваются, что снижает жесткость оболочек капель. В итоге целостность оболочек нарушается и капли сливаются. Появление в комплексе-сырце макроскопических включений масляной фазы свидетельствует о переходе его структуры из пластической в промежуточную. Следовательно, для данного соотношения жидких фаз изменение структуры комплекса-сырца происходит при определенном соотношении размера капель и удельной скорости комплексообразования. Разрушение оболочек в первую очередь происходит у более крупных капель, т. к. они легче деформируют- [c.105]

В экспериментах второго типа (вязкость и двойное лучепреломление в сдвиговом потоке [3]) жидкость находится в движении, ориентируя и деформируя цепную молекулу. Здесь могут наблюдаться как эффекты ориентации, так и эффекты деформации, что приводит к более сложной связи между экспериментальными величинами и молекулярными параметрами. Действительно, в зависимости от соотношения скоростей вращения и деформации, а также скорости воздействия внешних сил макромолекула может вести себя, как кинетически жесткая, недеформирующаяся частица, либо как легкодеформирующаяся частица. В первом случае она мало отличается от жесткой сплошной частицы, во втором — ее поведение напоминает поведение жидкой капли с конечной (или равной нулю) внутренней вязкостью. [c.52]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология