ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОСТА ПАРОГАЗОВОГО ПУЗЫРЬКА НА ПОВЕРХНОСТИ АКРИЛА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ NaCl И ПАВ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА
Автор: Максим Владимирович Козлов
Соавторы: М.В. Козлов, Т.П. Любимова, К.А. Рыбкин, М.О. Кучинский, О.О. Фатталов
Организация: Пермский государственный национальный исследовательский университет
Под действием ультразвука в жидкостях возникают кавитационные пузырьки, затем вследствие коалесценции образуют парогазовые пузырьки, поведение которых широко исследуется в литературе [1, 2]. Настоящая работа является продолжением исследования [3], посвященного воздействию ультразвука на солевые растворы.
В настоящей работе исследована динамика роста одиночного пузырька на поверхности акрила в дистиллированной воде, в водных растворах NaCl с концентрацией 0.1, 0.2 и 0.3 mol, а также в воде при наличии поверхностно-активного вещества sodium dodecyl sulfate (SDS) в сонохимическом реакторе флотационной машины ФМЛ-1 при ультразвуковом воздействии на жидкость с частотой 28 кГц.
В экспериментах наблюдались закрепление и дальнейший рост одиночного пузырька на стенке сонохимического реактора, который был изготовлен из акрилового стекла толщиной 3 мм. Динамика роста одиночного пузырька в экспериментах фиксировалась с помощью оптической системы регистрации данных, которая состояла из камеры Basler acA1920-155um с объективом TC2MHR036-C и коллимированного источника монохроматического света. Эксперименты показали, что размеры и динамика роста одиночного пузырька зависят от наличия ПАВ и солей в водных растворах. Так, в дистиллированной воде, наблюдается увеличение среднего диаметра пузырька, на фоне его периодических осцилляций вследствии УЗ воздействия. В растворах солей и ПАВ различной концентрации, в связи уменьшением интенсивности коалесценции пузырьков, скорость роста пузырька падает, кроме того максимальный размер закрепившегося на поверхности пузырька существенно уменьшается.
Исследование выполнено при финансовой поддержке из средств гранта Российского научного фонда (проект № 20-69-46066).
1. Wu J., Nyborg W. L. Ultrasound, cavitation bubbles and their interaction with cells //Advanced drug delivery reviews. – 2008. – Т. 60. – №. 10. – С. 1103-1116.
2. Xu Z. Numerical simulation of the coalescence of two bubbles in an ultrasound field // Ultrasonics sonochemistry. – 2018. – Т. 49. – С. 277-282.
3. Rybkin K. A. et al. Experimental study of formation and dynamics of cavitation bubbles and acoustic flows in NaCl, KCl water solutions // Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2017. – Т. 879. – №. 1. – С. 012026.
