بررسی روابط تجربی برای پیش بینی سرعت حدی حباب در حال صعود در محلول آبی ساکن در حضور نانوذرات سیلیکا در فاز پیوسته

پدیده های سطح و خواص سطوح بین فازی در حالت دینامیک نقش بسیار مهمی را در فرآیندهای صنعتی که شامل جریان های چند فازی هستند، ایفا می کنند. همچنین دانش سطح، منجر به درک بهتر پدیده های طبیعی و بنیادین می شود. در این پژوهش از یکی از رایج ترین و دقیق ترین روش های آزمایشگاهی که روش حباب در حال صعود نام دارد، استفاده شد. بر این اساس، محلول های آبی حاوی نانوذرات کروی سیلیکا در غلظت های مختلف به عنوان سیال فاز پیوسته تهیه گردیدند و اثر این نانوذرات بر سرعت حدی تک حباب هوای در حال صعود برای نخستین بار، مطالعه شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در غلظت های پایین از محلول نانوسیال، حضور نانوذرات در سطح مشترک گاز-مایع سبب کاهش سرعت حدی و لغزندگی سطح مشترک حباب در حال صعود شده است که با طبیعت جامد بودن نانوذرات توجیه می شود. در غلظت های بالاتر، تعداد نانوذرات سیلیکا موجود در سطح مشترک افزایش می یابد و اثر ناشی از چرخش و لرزش این ذرات در سطح مشترک گاز-مایع به مراتب محسوس تر و بیشتر می شود که افزایش لغزندگی سطح حباب در حال صعود را در پی دارد. سرانجام در غلظت ۱۲۰۰ ppm ، اثر چرخش و لرزش نانوذرات بر طبیعت جامد بودن آنها غلبه کرد و سرعت حدی حباب در این محلول در مقایسه با آب خالص به میزان تقریبا ۰.۶% افزایش یافت. نتایج حاصل از مقایسه داده های آزمایشگاهی با روابط محققان پیشین نشان دهنده عدم وجود رابطه ای دقیق برای پیش بینی سرعت حدی حباب در حال صعود در محلول حاوی ناخالصی نانوذرات سیلیکا می باشد.