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Effect of geometrical arrangement and interdrop forces on coalescence time

Authors


Abstract

According to the Reynolds' equation the time taken for a thin film to reach a critical thickness at which rupture occurs is a function of the film area and applied force. It follows that the coalescence time of a liquid drop is greatly affected by its geometrical configuration. If the drop is unconstrained the coalescence time increases when a vertical force is applied to the drop, but if the drop is constrained by the presence of surrounding drops its coalescence time decreases as the applied force increases. This explains why the rate of coalescence at the disengaging interface of a close-packed dispersion increases with the dispersion height. The coalescence time for a planar film is usually less than for the spherical film formed between a drop and its homophase which explains why near-horizontal surfaces inserted into close-packed dispersion increase the rate of coalescence. The coalescence time of a drop in a close-packed dispersion decreases as it approaches the disengaging interface. This means that the volume rate of coalescence at the interface may equal the disperse phase throughout without the necessity for interdrop coalescence. When the applied pressure is much greater than the van der Waals pressure, as in a close-packed dispersion, the critical film thickness is itself a function of the film area and applied force, but this has little effect on the above conclusions. When the applied pressure is much less than the van der Waals pressure, as in a loose-packed dispersion, the critical film thickness is only a function of the film area and the affect of the applied force on the coalescence time is then increased.

Abstract

D'apres l'equation de Reynolds, le temps que prend un film mince pour atteindre une epaisseur critique, a laquelle se produit ne rupture, est fonction de la surface du film et de la force appliquke. II s'ensuit que le temps de coalescence d'une goutte de liquide est fortement affecte par sa configuration geornetrique. Si la goutte n'est soumise a aucune contrainte, le temps de coalcscence augmente lorsqu'on lui applique une force verticale; toutefois, si la goutte est situee dans un champ de contraintes cree par la presence de gouttes qui l'eutourent, son temps de coalescence decroit a mesure que la force appliquee augmente. II y a la une explication au fait que la vitesse de coalescence, a I'interface de degagement d'une dispersion dense, augmente avec la hauteur de cette dispersion. Le temps de coalescence, dans le cas d'un film plan, est d'ordinaire moindre que dans le cas d'un film spherique forme entre une goutte et sa propre phase, ce qui explique pourquoi des surfaces presque horizontales introduites dans des dispersions denses accroissent la vitesse de coalescence. Le temps de coalescence d'une goutte daus une dispersion dense decroit a mesure qu'elle approche de I'interface de degagement; cela signifie que le debit volumique de coalescence a I'interface peut egaler le debit de la phase dispersee sans qu'une coalescence entre les gouttes soit necessaire. Lorsque la pression appliquee excede de beaucoup celle de van der Waals, comnie c'est le cas dans une dispersion dense, I'epaisseur critique du film est ellememe fonction de sa surface et de la force appliquee, mais cela n'a que peu d'effet sur les conclusions precitees. Lorsque la pression appliquee est bien moindre que celle de van der Waals, comme c'est le cas dans une dispersion de faible densite, I'epaisseur critique du film n'est fonction que de sa surface et I'effet de la force appliquee sur le temps de coalescence est alors plus important.

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