Experimentelle Untersuchung binärer Kollisionen von Tropfen mit fluiden und festen Partikeln
Final Report Abstract
Es wurden experimentelle Untersuchungen der binären Kollision gleichgroßer Tropfen für außermittige Stoßvorgänge durchgeführt. Die Bildung von Satellitentropfen wurde im Bereich „Dehnung mit Separation“ bei der Kollision von Tropfen mit Flüssigkeiten sowohl mit als auch ohne Feststoffbeladung durchgeführt. Es wurden Modellsuspensionen basierend auf Wasser und Wasser / Ethanol mit verschiedenen suspendierten Kaolin-, Glas- und Polyamid-Partikelkonzentrationen verwendet. Die Auswertung fotografischer Aufnahmen des Kollisionsvorgangs unter Verwendung reiner Flüssigkeiten mit verschiedenen Flüssigkeitseigenschaften hat gezeigt, dass die Bildung von Satellitentropfen für alle betrachteten We-Zahlen durch den Viskositätseffekt beeinflusst wird. Mit zunehmender Viskosität nimmt die Satellitentropfenanzahl zu. Die Messungen der Satellitentropfenanzahl mit einer unterschiedlichen Partikelbeladung haben gezeigt, dass die Zunahme der Feststoffpartikelkonzentration zu einer Abnahme der Satellitentropfenanzahl führt. Der Einfluss der Feststoffpartikelkonzentration ist signifikanter als der der Viskosität. Die Ergebnisse für den Kollisionsvorgang für Suspensionstropfen mit unterschiedlicher Feststoffart und -größe zeigen, dass die Bildung von Satellitentropfen durch die Feststoffgröße beeinflusst wird. Mit Zunahme der Feststoffgröße nimmt die Anzahl der Satellitentropfen ab. Der Vergleich der Werte der Satellitentropfenanzahl für zwei Suspensionstropfen und ein Suspensions- und ein Wassertropfen mit gleicher mittlerer Partikelbeladung zum Zeitpunkt der Tropfenkollision indizieren den Effekt ungleicher Tropfen auf den Kollisionsvorgang. Die gemessenen Werte der Satellitentropfenanzahl bei der Kollision von einem Suspensions- und einem Wassertropfen sind für die betrachteten We- Zahlen kleiner als für den Fall mit zwei Suspensionstropfen. Um dieses Phänomen genauer bestimmen zu können sind weitere differenzierte Untersuchungen vorgesehen. In dieser Arbeit wurden ebenfalls die Phänomene bei der binären Kollision von Wasser und Suspensionstropfen (Kaolin + Wasser) im Bereich hoher Weber-Zahlen (>100) experimentell untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl Suspensionstropfen als auch Wassertropfen keinen Bereich Koaleszenz („C“) aufweisen. Hier wurden lediglich die Bereiche Reflexiv mit Separation („RS“) und Dehnung mit Separation („Str.S“) gefunden. Die Übergangsgrenze zwischen dem Bereich „RS“ und „Str.S“ für den Fall der Kollision von Wassertropfen stimmt mit der hypothetischen Grenze überein. Bei Verwendung von Suspensionstropfen ist diese Übergangsgrenze in Richtung höhere Werte der Prallparameter verschoben.
