[科普中國]-液滴

液滴是指在靜止條件下可沉降，在紊流條件下能保持懸浮狀態(tài)的細小液體粒子，主要粒徑范圍在200μm以下。

簡介工程上利用攪拌槳、噴嘴或小孔等構(gòu)件，將液體分散到氣體或另一種與其不相混溶的液體中所形成的液體狀態(tài)。這時分散成液滴的液體為分散相，氣體或另一種液體為連續(xù)相。此外，液膜亦可能破裂成液滴。作為分散相的液體與連續(xù)相流體一起運動，組成化工生產(chǎn)中常見的液液或氣液兩相流。如燃料油燃燒時，首先被分散成液滴與空氣進行混合；在某一液體與另流體之間進行直接換熱和傳質(zhì)（如萃?。┗蚧瘜W反應(yīng)（如聚合）時，常使液體分散在另流體中而形成兩相流。一相被高度分散，能使兩相之間的接觸面積大為增加，因而可使過程速度加快。例如噴霧干燥中，如果使1m3液體經(jīng)噴嘴分散成約2×1012個均勻的直徑為100μm的液滴，總表面積約達60000m2。這種巨大的表面積可使液滴中的水分汽化大大加速。液滴因大小和形狀不同，有著不同的行為和運動規(guī)律。1

重要的力學行為內(nèi)循環(huán)液滴運動時，在液滴與連續(xù)相界面因兩相之間摩擦而產(chǎn)生剪切力。受此力的作用，滴內(nèi)液體發(fā)生循環(huán)流動，稱為滴內(nèi)循環(huán)如圖一。實驗證明，在雷諾數(shù)達到一定值時滴內(nèi)循環(huán)才開始出現(xiàn)，例如含40%丁醇的液滴在水中沉降，當Re>70時才發(fā)生環(huán)流，環(huán)流的速度與液滴直徑和連續(xù)相的粘度成正比，與滴內(nèi)液體粘度成反比。滴內(nèi)循環(huán)也有層流和湍流，在后一狀態(tài)下將造成激烈的滴內(nèi)混合。

變形和振動小液滴為球形，較大的液滴會變形而偏離球形。變形的基本原因是液滴表面的壓力分布不均勻。從繞過圓柱的流動特性（見邊界層）可知，柱體表面上各點的壓力因距離駐點的位置而不同，連續(xù)相對液滴的繞流也有類似情況。表面張力則阻止液滴變形，力圖使液滴保持球形。推動變形的力與液滴直徑的平方成正比，而阻礙變形的力僅與直徑成正比，所以隨著液滴的增大，終將發(fā)生液滴的變形。

液滴振動也是在高雷諾數(shù)的條件下發(fā)生的，當Re