بررسی روابط تجربی برای محاسبه ضریب درگ اعمالی بر حباب در حال صعود در محلول آبی ساکن در حضور نانوذرات سیلیکا در فاز پیوسته

دستیابی به دانش عمیق در زمینه سیستم های جریان حبابی به دلیل کاربردهای بسیار متنوع و گسترده آنها در فرآیندهای گوناگون شیمیایی و صنعتی، امری ضروری و ارزشمند است. محققان و مهندسان با فراگیری این دانش، قادر به طراحی و کنترل هر چه دقیق تر تجهیزات و فرآیندهای مختلف خواهند بود. بدین جهت، در این پژوهش برای نخستین مرتبه، اثر نانوذرات سیلیکا به عنوان ناخالصی در فاز پیوسته، بر ضریب درگ تک حباب های هوای در حال صعود در محلول های نانوسیال در غلظت های مختلف با استفاده از روش آزمایشگاهی حباب در حال صعود بررسی شد. نتایج آزمایشگاهی حاصل شده نشان می دهد که در غلظت های پایین محلول، حضور نانوذرات سیلیکا در سطح مشترک حباب در حال صعود سبب افزایش نیروی درگ وارده بر حباب می شود که با طبیعت جامد بودن نانوذرات توجیه می شود. در غلظت های بالاتر محلول (بالاتر از ppm ۱۰۰ )، به دلیل افزایش تعداد نانوذرات سیلیکا در سطح مشترک گاز-مایع، اثر چرخشی و لرزشی این ذرات در سطح مشترک حباب در حال صعود در مقایسه با غلظت های پایین تر، محسوس تر و معنادارتر می شود که منجر به کاهش ضریب درگ حباب در حال صعود می گردد. در نهایت در بیشترین غلظت محلول ( ppm ۱۲۰۰ )، نیروی درگ وارده بر حباب در مقایسه با صعود حباب در آب خالص به میزان ۱.۶% کاهش یافته است که به معنای افزایش لغزندگی سطح مشترک است. نتایج حاصل از مقایسه میان داده های آزمایشگاهی ضریب درگ با روابط پیشنهادی محققان پیشین، بیانگر عدم وجود رابطه ای دقیق برای پیش بینی ضریب درگ حباب در محلولی که حاوی ناخالصی از نوع نانوذره است، می باشد.

Keywords:

جریان حبابی , تک حباب در حال صعود , نانوذرات سیلیکا , ضریب درگ , فاز پیوسته