Растворение цилиндрических капель бинарной смеси

И.В. Дубровских, К.Г. Костарев (Пермь)

Определение и учет взаимодействия различных механизмов тепломассобмена является одним из путей интенсификации технологических процессов, содержащих смешивание, экстракцию и растворение жидкостей.

В докладе изложены результаты экспериментального изучения взаимодействия диффузии, гравитационной и капиллярной конвекции, сопровождавших растворение в воде капель смеси хлорбензола и изопропилового спирта, представлявшего собой поверхностно-активное вещество (ПАВ) для двух предыдущих жидкостей. Исследование выполнено для капель в форме короткого широкого цилиндра, помещенного в зазор между двумя плоскопараллельными стеклами - ячейку интерферометра Физо. Боковая поверхность такой капли была свободна, а ее плоские торцы позволяли визуализировать возникавшие течения и распределения концентрации ПАВ в форме, допускавшей количественную обработку.

Особый интерес - применительно к условиям микрогравитации - представляет взаимовлияние концентрационно - капиллярной и концентрационно - гравитационной конвекции. Вклад последней в массообменные процессы в наземных условиях можно усилить или ослабить, меняя ориентацию цилиндрической капли в гравитационном поле. Используя это с целью полнее изучить взаимодействие указанных механизмов, процесс растворения был исследован как в вертикальной, так и в горизонтальной ячейке, где выполнялись условия максимального подавления гравитационной конвекции.

В ходе обеих серий опытов были визуализированы течения и поля концентрации внутри и вне капли. Определены и обсуждаются зависимости основных характеристик процесса растворения от времени, начальной концентрации ПАВ и ориентации ячейки.

Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ.