Wechselwirkung von Stofftransportmechanismen an ruhenden und bewegten Tropfen

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2008
• Print ISBN: 9783867275200
• eBook ISBN: 9783736925205
• Edition: 1

In dieser Arbeit wird, die Wechselwirkung der Grenzflächenkonvektion mit anderen Transportmechanismenam Einzeltropfen untersucht. Dabei gliedert sich die Arbeit in die zwei Schwerpunkteruhender und bewegter Einzeltropfen.Die Untersuchungen finden an den beiden flüssig/flüssig Systemen Wasser - flüssiges CO2 und Wasser- Aceton - Toluol statt. Insbesondere wird auch der Einfluss des Drucks und die Anwesenheit eines Tensids auf den Stofftransport berücksichtigt.Der ruhende EinzeltropfenDie Untersuchungen am ruhenden Einzeltropfen ergaben, dass für beide Systeme Grenzflächenkonvektionauftritt. Im System Wasser - Aceton - Toluol war dies jedoch nur für die Transportrichtung aus dem Tropfen in die Umgebungsphase hinein zu beobachten und mit Schlierenaufnahmen zu zeigen.F¨ur das System Wasser - CO2 wurde mit Hilfe von Tracer-Partikeln eine Hadamard-Rybzi?ski ähnliche Strömung im Tropfen nachgewiesen.Die Modellierung des Stofftransports bei Anwesenheit von Grenzflächenkonvektion hat gezeigt, dass die gemessenen Kinetiken gut durch die lineare Superposition von interner Zirkulation und einemneuen, einfachen Modell für Marangonikonvektion darstellbar sind. Bei integraler Betrachtung sinddie gemessenen Verläufe ebenfalls gut durch ein Modell ähnlich dem Oberflächenerneuerungsmodellwiederzugeben.Im System Wasser - CO2 führt eine Druckerhöhung zu einer Beschleunigung des Stofftransports, was im System Wasser - Aceton - Toluol jedoch keinen Einfluss auf den Stofftransport hat. EineTensidzugabe führt im System Wasser - CO2 zu einer Beschleunigung und im System Wasser - Aceton - Toluol zu einer Hemmung des Stofftransports.Als Kriterium, ob Grenzflächenkonvektion auftritt, wurde ein dynamischer Grenzflächenexzess definiert, der aus der simultanen Messung der transienten Grenzflächenspannung und der Konzentration bestimmt werden kann. Dieses Kriterium führt jedoch nur für das ternäre System zu gutenErgebnissen.Des Weiteren wurde aus der simultanen Messung der transienten Grenzflächenspannung und Dichtedifferenzversucht aufzuklären, welche Dichtedifferenz den wahren Gegebenheiten eines sich zeitlichändernden Dichteprofils über die Phasengrenze am nächsten kommt. Hier hat sich gezeigt, dass diesbei einer transienten Dichtedifferenz der Fall ist.Der fallende Tropfen In einem ersten Schritt wurde die Hydrodynamik des fallenden Einzeltropfens ohne Stofftransportuntersucht. Hier wurde gezeigt, was zu der Erkenntnis führt, dass diese gut mit den bestehenden Modellen auch unter erhöhten Drücken und unter Anwesenheit eines Tensids beschreibbar ist.In einem zweiten Schritt wurde dann der Stofftransport am fallenden Tropfen untersucht. Nach derBerücksichtigung von Tropfenbildungsphase und -koaleszenz ist festzustellen, dass die Ergebnissedes ruhenden Tropfens gut auf den fallenden übertragbar sind.So zeigen sich die gleichen Abhängigkeiten des Stofftransports bezüglich einer Druckerhöhung undeiner Tensidzugabe.In einem Genauigkeitsintervall von 30 % lässt sich der Stofftransport während der Fallphase bei Abwesenheit von Grenzflächenkonvektion gut mit einem Oszillationsmodell beschreiben. Beim Auftreten von Marangonikonvektion eignet sich am besten das integrale Modell, welches auch beim ruhenden Einzeltropfen verwendet wurde.Eine Transportrichtungsabhängigkeit bezüglich der Intensität und der auftretenden Mechanismen konnte im System Wasser - Aceton - Toluol für den fallenden Tropfen nicht festgestellt werden.

Table of contents

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