Ανάπτυξη πρωτότυπης τεχνικής για την παρακολούθηση μεμονωμένων υγρών υμενίων κατά την αποστράγγιση αφρών:
Creators: name: Γεωργίου, Ευανθία Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Υμένια
Αφροί
Αποστράγγιση
Films
Foams
Drainage

description: Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη και εφαρμογή μιας καινούριας τεχνικής για την μελέτη της αποστράγγισης και λέπτυνσης μεμονωμένου υγρού υμενίου μέχρι την τελική του ρήξη, η οποία προσομοιάζει σε μικροσκοπική κλίμακα την αποστράγγιση του υγρού υμενίου μεταξύ δύο φυσαλίδων τελείως διαφορετικού μεγέθους που βρίσκονται στο εσωτερικό ενός αφρού. Για το σκοπό αυτό, δημιουργείται μια φυσαλίδα μέσα σε μια γέφυρα υγρού, η οποία σχηματίζεται ανάμεσα σε δυο κατακόρυφες μεταλλικές ράβδους που βρίσκονται σε μικρή απόσταση η μία πάνω από την άλλη και οι οποίες παίζουν το ρόλο των ηλεκτροδίων. Στη διάρκεια του πειράματος, καθώς το υγρό της γέφυρας αποστραγγίζει, καταγράφονται οι μεταβολές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας διαμέσου της γέφυρας υγρού και οι τιμές της πίεσης στο εσωτερικό της φυσαλίδας, ενώ παράλληλα το φαινόμενο παρακολουθείται και καταγράφεται από κάμερα. Οι ηλεκτρικές μετρήσεις δίνουν πληροφορίες για το πάχος του υμενίου, ενώ οι μετρήσεις πίεσης για το μέγεθος της φυσαλίδας. Επιπλέον, οι οπτικές μετρήσεις δίνουν πληροφορίες για το σχήμα και το μέγεθος της γέφυρας υγρού. Στα πλαίσια της εργασίας έγινε προσπάθεια να επιβεβαιωθούν τα ευρήματα της μικροσκοπικής τεχνικής από μακροσκοπικά πειράματα μελέτης της σταθερότητας αφρού. Τα πειράματα αυτά έγιναν με δύο ηλεκτρικές τεχνικές καταγραφής της μεταβολής της τοπικής αγωγιμότητας εντός στήλης αφρού. Η πρώτη είναι μια τεχνική ηλεκτρικής τομογραφίας η οποία δίνει την χρονική εξέλιξη της κατανομής του ογκομετρικού κλάσματος υγρού σε τρία διαφορετικά ύψη εντός της στήλης. Η δεύτερη τεχνική αποτελεί εφαρμογή ηλεκτρικής τομογραφίας που αναπτύχθηκε πρόσφατα στο εργαστήριο ΓΑΧΤ με χρήση ηλεκτροδίων τύπου δακτυλίου. Και στις δύο τεχνικές τα ηλεκτρόδια, αν και διαφορετικού σχήματος και μεγέθους, είναι τοποθετημένα εφαπτομενικά στο εσωτερικό τοίχωμα του πειραματικού κελιού γεγονός που επιτρέπει την παρακολούθηση της αποστράγγισης του αφρού χωρίς παρεμβολή στο πεδίο της ροής του υγρού και κατά συνέπεια χωρίς καταστροφή του προς μελέτη αφρού. Τα αποτελέσματα των δύο ηλεκτρικών τεχνικών συγκρίθηκαν με συμβατικές ογκομετρικές μετρήσεις κατά την αποστράγγιση του αφρού (στιγμιαίος όγκου αφρού και εναπομείναντος υγρού στον αφρό). Επιπλέον, έγινε καταγραφή της προοδευτικής ρήξης των φυσαλίδων του αφρού κατά την αποστράγγιση με χρήση ταυτόχρονων ακουστικών μετρήσεων στην κορυφή και στον πυθμένα του αφρού. Επίσης, έγιναν μετρήσεις κατανομών μεγέθους φυσαλίδων που προέκυψαν από επεξεργασία μικροφωτογραφιών οι οποίες ελήφθησαν κατά την διάρκεια της αποστράγγισης του αφρού. Τέλος, έγινε αξιολόγηση πρόσφατων προσεγγιστικών θεωρητικών μοντέλων για την περιγραφή της αποστράγγισης αφρών και συγκρίσεις με τα πειραματικά δεδομένα της παρούσας εργασίας.
description: The aim of the present work is the development and application of a novel technique for the study of drainage and thinning of a single liquid film until its rupture, which resembles in small scale the drainage of liquid between two bubbles of different size inside foam. A bubble is created inside a liquid bridge which is formed between two solid rods which are aligned vertically and serve as electrodes. During the experiments, the instantaneous apparent electrical conductance of the bridge is recorded, while a video camera is used to record the evolving shape of liquid bridge during drainage. Image processing delivers several geometrical details of the bridge, such as width of the neck, distance of the neck from the supporting rods, angle between the liquid and the surface of the rods, etc. The stability of the size of the bubble during the drainage experiments is monitored by a very sensitive differential pressure transducer. Furthermore, an effort is made to correlate the results of the experiments in small scale with experiments of foam drainage and stability. For this purpose, two electrical techniques are used: the first one is an Electrical Resistance Technique while the second one is an application of an electrical technique which was developed recently in the laboratory of the department of Chemistry, where ring-shaped electrodes were used. The electrodes in both techniques are flush mounted onto the inner surface of the cylindrical wall, in order not to disturb the system. The results of the electrical techniques were compared to volumetric results of foam drainage (instant foam volume and remained water in the foam), while the burst of rupture of bubbles during foam drainage were recorded using acoustic measurements both at the top and the bottom of the foam.Moreover, image processing delivers information about the bubble size distribution. Finally, the results of the experiments were compared to recent theoretical models describing foam drainage.