Процесс коагуляции капель разделяется на два процесса, первый из которых состоит из сближения и соударения капель, а второй — из их слияния. При теоретическом рассмотрении коагуляции разделение этих двух процессов не вызывает каких-либо затруднений. Это позволило теоретически исследовать условия соударения капель. Совершенно иным оказывается состояние теории слияния капель — она фактически отсутствует. Поэтому достаточно полная теория коагуляции капель как единого процесса еще не разработана, хотя такая необходимость существует. Имеется достаточно оснований полагать, что на близких расстояниях, порядка долей радиуса большей капли, взаимодействие капель обусловливается не только их движением как твердых сфер, но и особенностями искажений формы в зазоре между ними.[ ...]
В известной степени противоположное положение существует с экспериментальными исследованиями коагуляции капель, так как суждение о коагуляции основывается на конечном эффекте — происходит или не происходит их слияние. Более или менее детальное исследование самого движения капель проводилось в модельных экспериментах, которые не могут полностью имитировать движение капель в воздухе, а тем более условия их слияния. На близких расстояниях, особенно в присутствии электрических сил, положение совершенно меняется, так как в зазоре появляется значительное искривление поверхности, которое необходимо учитывать при расчетах коэффициента эффективности соударения. Кроме того, следует принять во внимание циркуляцию капель и их деформацию под действием внешних сил.[ ...]
М. А. Аганин [3] исследовал слияние капель радиусом от 0,5 до 1,2 мм с весьма тонкой пленкой воды, нанесенной на плоское зеркало. При углах встречи капли с зеркалом от 10 до 45° ее слияние с пленкой происходит во всех случаях, когда нормальная составляющая скорости к зеркалу превышает некоторую критическую величину, зависящую от размеров капель. Существует некоторое критическое значение заряда, обусловливающее слияние капель с пленкой воды при меньших скоростях соударения. Величина этого критического заряда пропорциональна радиусу капель. При зарядах, близких к критическим, между каплей и пленкой происходит образование перемычки, которая не образуется в их отсутствие. Условия образования перемычки определяются разностью потенциалов, свойствами воздушной прослойки между каплями и поверхностным натяжением. Он обнаружил, что потери воды через перемычку в первом приближении пропорциональны величине зарядов. Сходные результаты были получены при соударении капли с неподвижной каплей, выжимаемой из вертикально установленного капилляра.[ ...]
Для выяснения причины неслияния капель летучих жидкостей Б. В. Дерягин и П. С. Прохоров [38] исследовали капли, находящиеся в длительном контакте друг с другом. Профиль зазора между каплями обнаружил довольно широкие «ворота», которые соединяли его внутренний объем с окружающим воздухом. Если окружающая капли атмосфера не насыщена, то в зазоре возникает некоторое препятствующее их слиянию избыточное давление паров, которые диффундируют через «ворота».[ ...]
Линдблад [396] наблюдал время задержки слияния капель воды (время от начала сплющивания капель до их слияния) радиусом 6,5 мм, выдавливаемых со скоростью 7,6 • 10 5 и 15,2х Х10 5 м/с из вертикально расположенных трубок. Независимо от влажности воздуха, скорости соударения и разности потенциалов между каплями образовывался симметричный зазор, который не сообщался с окружающей атмосферой. Причину этого Линдблад видел в том, что вода принадлежит к менее летучим жидкостям, чем жидкости, использованные Дерягиным и Прохоровым. Время задержки слияния оказалось порядка сотен микросекунд. Оно несколько увеличивалось с увеличением влажности воздуха и уменьшением скорости соударения и в среднем составляло 210 ± ±70 мкс. С повышением разности потенциалов от 0 до 1 В происходило весьма быстрое уменьшение времени задержки слияния. Под действием электрических сил ширина зазора была в несколько раз меньше, а профиль — значительно более резко выраженным, чем при их отсутствии.[ ...]
Н. П. Юдина [178]. Для капель как равного, так и близких размеров повышение влажности воздуха приводило к увеличению эффективности слияния. Увеличение скорости соударения приводило к уменьшению вероятности слияния, причем в большей степени для малой влажности воздуха.[ ...]
Н. П. Тверская [177] исследовала зависимость эффективности слияния капель радиусом около 1 мм от их зарядов. На эффективность слияния капель заряды оказывают значительное влияние не только в случае, если они разноименные, но и если они одноименные. Эффективность слияния заряженных капель увеличивается с увеличением относительной влажности воздуха и уменьшением скорости их соударения. Н. П. Тверская указала на влияние электрических сил на поверхностное натяжение жидкости как на одну из причин, облегчающих слияние капель. Существует некоторая критическая разность потенциалов, при которой вероятность слияния капель данных размеров, соударяющихся с определенной скоростью, становится равной 100%- Различие между значениями разности потенциалов для вероятности слияния капель 100 и 0% составляет около 2 В.[ ...]
Пламли (см. [511]) исследовал влияние разности потенциалов от 0 до 10 В на слияние капель при их сближении. Он обнаружил, что ток появляется еще до момента видимого слияния. Поэтому Пламли считает, что так как разность потенциалов невелика и не может вызвать пробой между каплями, то появление тока означает начало переноса массы и, следовательно, является начальной стадией слияния капель. Время от начала появления тока до видимого слияния можно считать временем задержки слияния. Оно обратно пропорционально разности потенциалов и имеет значение порядка долей миллисекунд.[ ...]
Опыты Фрайера [301] показали, что электрическое поле напряженностью от 3- 104 до 3- 105 В/м оказывает заметное влияние на слияние капель радиусом около 5 мм. В этих опытах скорость соударения была пренебрежимо мала по сравнению с конечной скоростью падения капель таких размеров. Таким образом, в опытах Фрайера воспроизводились условия слияния при падении крупных капель близких размеров. Влажность воздуха соответствовала комнатной.[ ...]
Исследования влияния электрического поля на вероятность слияния капель радиусом 1 мм при соударении с относительной скоростью около 0,5 м/с были выполнены Монтгомери и Доусоном [446]. Поле напряженностью от 103 до 1,2 • 104 В/м не оказывало заметного влияния на эффективность слияния капель, которая оказалась равной около 50%- Влажность воздуха в этих опытах была, по-видимому, далекой от насыщения.[ ...]
Вернуться к оглавлению