Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. З настоящее время существует большое количество самых различных физических технических и технологических устройств, действие которых основано на явлении элек-тростр—лческого диспергирования жидкости. Этот принцип используется в частности в ионных коллоидных реактивных двигателях, при распылении топлив и лакокрасочных материалов, при получении интенсивных иошшх пучков в жидкомотолличоских источниках ионов, для ионной эпитаксии и литографии, в жидкостных масс-спектрометрах, в жидкостных химических реакторах для смешивания нерастворимых друг в друге жидкостей, в устройствах элек-трокаплэструйной печати, для получения ультрадисперсних порои-ков тугоплавких моталлов. во вспомогательных установках термоядерных реакторов при получении капель жидкого водорода для подпитки реакторов, в современных нейтринных телескопах для получения монодиспорсных капель сверхпроводников.
Однако несмотря на столь широкое практическое использование и большое число экспериментальных исследований, теоретит чоскиэ исследования закономерностей процесса электрост' веского диспергирования жидкости носят чисто качественный характер и не дают ясного физического описания протекающих процессов. Более того, не существует сколь-нибудь.строгого физического объяснения такого простейшего процесса, как отрыв капли от капилляра под действием внешних сил. Помимо этого не существует физического объяснения феномена образования капель спутников (сателлитов) при электростатическом монодиспергировании жидкости.
Отсутствие зикончекой физическо» картины явления злектро-стата,_-ского диспергирования жадно, .-и существенно усложняет процесс выбора оптимальных режимов в перечисленных выше устройствах. В этой связи представляется достаточно актуальным солее детальное теоретическое изучение физических закономерностей электродиспергироввния жидкостей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. В задачу диссертационной работы входило:
-
Расчет параметров диспергирования жидкостейьэлектро-статическом и гравитационном полях.
-
Выяснение физического механизма отрыва капли от капилляра.
-
Выяснение физических закономерностей перехода от капельного режима электростатического монодиспергирования жидкости к' гармоническому; ".'
-
Усовераенствование методики измерения коэффициента по-
верхностного натяжения жидкости методом отрыващихся капель.
Б. Выяснение физического механизма образования сателлитов при отраве капли от капилляра.
6. Выяснение физических закономерностей функционирования генератора монодиспарсшх капель с вибрирующей иглой.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.. В диссертационной работе предложен физический механизм процесса отрива капли от кагаишяра под действием внешних сил, позволяющий с хорошей точностью определять объемы капель. На основе этого механизма предложена модификация известного метода определения коэффициента поверхностного натяжения ло объему капель отрывающихся от капилляра известного радиуса под действием силы тяжести. Проведен учет влияния внешних электрических полей действующих в том ке направлении, что и сила тяк. ти,на параметры капель, что позволило дать гчоретиче.-.ое описание капельного-режима электростатического монодиспергирования жидкост", а .также объяснить закономерности перехода от капельного режима к гармоническому. На основе термодинамического подхода найдены параметры капель образующихся в гармоническом режиме.
В работе на модельном примере проведен качественный теоретический анализ явления синхронизации процесса элвктростати-че кого монодиспергирования жидкости в гармоническом режиме . поремешшм внешним воздействием. Определены 5ормн и размеры областей синхронизации.
В диссертации предпринято исследование физичоск''- закономерностей сателлитообразовакия при электростатическом монодио-пергировании жидкости. Рассчитаны размори и заряди сателлитов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в том, что в ней в связи с многочисленными прилокпкиямм г физике-, технике и технологии выяснены физические ьлкономорности. отрыва капли от капилляра под действием гравитационного и электростатической: полей позволяющие оптимизировать работу разнообразных прибороЕ и устройств использующих явление диспергирования жидкооти. Части работы, связанные с определением параметров эмиттируе-мых капель при монодиспергировашш жидкости, j оценкой возможности синхронизации процесса эмиссии капелек периодически* внешним воздействием, а так ке с определением причин сателлитообразования, выполнялись по хоздоговорной тематике.
Результаты работы могут hl.*th примег чиє при іазработке новых конструк 'ий: чидкометаллических источников ионов, жид-кі ;тных масс-спектрометров, ионных коллоидных реактивных ; зи-
гателей, в практике распыления лакокрасочных и горючих материалов, а тагасе в устройствах электрока..леструйной печати.
АПРОБАЦИЯ PALjTU. Материалы диссертации докладывались и обсуги і.тсь:
на Всесоюзной научно-технической конференции по физике и технике монодисперсных систем (Москва, 1988, 1991);
на її Всесоюзном совещании-семинаре по электрогидродинамике и электрофизике жидких диэлектриков (Петродворец, 1991);
на IV Всесоюзном симпозиуме по атмосферному электричеству (Нальчик, 1990);
на 15 Всесоюзной конференции: "Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем" (Одесса, 1989):
на Всесоюзном семинаре по электрокаплеструйной технологии (Ленинград, 1988. 1989, 1990, 1991. 1992);
на 9 Международной конференции по атмосферному электричеству (С.Петербург, 32)
ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. По теме диссертации опубликовано 10 статей, 3 отчета о НИР, 9 тезисов докладов на конфэринциях.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ. На защиту выносятся:
1. Метод расчета параметров диспергирования жидкости в
электрическом и гравитационном полях.
-
Физические механизмы капельного и гармонического режимов монодиспергирования жидкости.
-
Метод определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. .
-
Физический механизм образе -іния сателлитов при электростатическом монодиспергировании жидкости.
-
Физический механизм функционирования генератора монодисперсных капель с вибрирующей иглой.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка.литературы из 156 наименований. Общий объем работы 139 страницы машинописного текста, 59 рисуїжов.