Men hvad med flow? Effekten af ​​hydrodynamik på væske-væske overgange

Hydrodynamik spiller en væsentlig rolle i væske-væske overgange, især i systemer, hvor viskositeten og strømningsegenskaberne af de involverede væsker har indflydelse. Her er et par nøgleaspekter at overveje med hensyn til virkningen af ​​hydrodynamik på væske-væske overgange:

Viskøs fingersætning:

Under væske-væske overgange kan forskellen i viskositeter mellem de to væsker føre til et fænomen kendt som viskøs fingering. Dette sker, når en væske med en lavere viskositet fortrænger den anden væske med en højere viskositet, hvilket resulterer i dannelsen af ​​fingerlignende strukturer eller mønstre ved grænsefladen. Viskøs fingersætning kan påvirke hastigheden og dynamikken i overgangen, såvel som morfologien og stabiliteten af ​​de resulterende faser.

Grænsefladespænding og kapillærkræfter:

Hydrodynamiske kræfter interagerer også med grænsefladespænding og kapillærkræfter, som er afgørende faktorer i væske-væske overgange. Grænsefladespændinger opstår på grund af den energi, der kræves for at skabe en grænseflade mellem to ikke-blandbare væsker. Kapillarkræfter stammer fra krumningen af ​​grænsefladen og trykforskellen over den. Samspillet mellem hydrodynamiske kræfter, grænsefladespænding og kapillarkræfter bestemmer ligevægtsformen, stabiliteten og dynamikken i væske-væske-grænsefladen.

Flow-inducerede faseovergange:

I visse systemer kan hydrodynamiske kræfter inducere væske-væske overgange, som ikke ville forekomme under statiske forhold. For eksempel i nogle binære væskeblandinger kan anvendelsen af ​​forskydningsstrøm fremme dannelsen af ​​en ny væskefase eller inducere en overgang fra en homogen blanding til en fasesepareret tilstand. Disse flow-inducerede faseovergange observeres ofte i mikrofluidiske enheder eller under specifikke flowforhold.

Blanding og masseoverførsel:

Hydrodynamik spiller en afgørende rolle i blandings- og masseoverførselsprocesser under væske-væske-overgange. Strømningsmønstrene, turbulensen og konvektiv transport kan i væsentlig grad påvirke den hastighed, hvormed de to væsker blandes og når ligevægt. Effektiv blanding er afgørende for at opnå en homogen blanding eller for at ekstrahere komponenter fra den ene væskefase til den anden.

Dråbedannelse og koalescens:

I væske-væske systemer, der involverer dispergerede dråber eller emulsioner, påvirker hydrodynamiske kræfter dannelsen, størrelsesfordelingen og koalescensen af ​​dråber. Samspillet mellem forskydningskræfter, grænsefladespænding og viskositet bestemmer dråbernes stabilitet og emulsionens overordnede opførsel.

At forstå virkningerne af hydrodynamik på væske-væske-overgange er afgørende på forskellige områder, herunder kemiteknik, materialevidenskab, mikrofluidik og farmaceutiske videnskaber. Ved at kontrollere og manipulere hydrodynamiske forhold er det muligt at påvirke faseadfærd, blandingsprocesser og egenskaber af væske-væske systemer til ønskede anvendelser.