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Keywords:

  • emulsion jets;
  • jet stability;
  • atomization of emulsions;
  • non-Newtonian emulsions

Abstract

The breakup of non-Newtonian emulsion jets into drops was experimentally studied by ejecting both O/W and W/O emulsions vertically downward into stagnant air through nozzles. Breakup lengths of non-Newtonian emulsion jets were found to be almost equivalent to those of Newtonian jets. Experimental breakup data establish that the static surface tension of the oil phase can be used as the surface tension of W/O emulsion jets, whereas the dynamic surface tension of aqueous surfactant solutions is used as that of O/W emulsion jets. Diameters of drops formed from non-Newtonian emulsion jets are in good agreement with the prediction from the stability theory previously developed by the authors. When the rheological index in a power law model is appreciably smaller than unity and the Ohnesorge number is significantly large, however, drop sizes are larger than the prediction because of the profile relaxation in jets. The critical velocity of emulsion jets, either O/W or W/O emulsion, is significantly lower than that of homogeneous Newtonian jets.

On a étudié de manière expérimentale la rupture de jets d'émulsion non-newtoniens en gouttes en éjectant verticalement vers le bas des émulsions huile/eau ainsi que des émulsions eau/huile dans de l'air stagnant au travers d'ajutages. On a trouvé que les longueurs de rupture sont pratiquement équivalentes à celles de jets newtoniens. Les données expérimentales sur la rupture établissent que la tension superficielle statique de la phase huile peut ětre utilisée comme tension superficielle dynamique des solutions aqueuses de surfactants est utilisée pour les jets d'émulsion huile/eau. Les diamètres des gouttes formées à partir des jets d'émulsion non-newtoniens sont en bon accord avec les prédictions de la théorie de la stabilité préalablement proposée par les auteurs. Cependant, lorsque l'indice de loi de puissance est beaucoup plus petit que l'unité et que le nombre d'Ohnesorge est très élevé, les tailles des gouttes sont plus grandes que celles prédites en raison du profil de relaxation dans les jets. La vitesse critique des jets d'émulsion, que ce soit de l'émulsion huile/eau ou eau/huile, est nettement inférieure à celle des jets homogènes newtoniens.