Жидкостные мостики

Жидкостные мостики — это капиллярные соединения из жидкости, которые образуются между твердыми частицами или между частицей и твердой стенкой. Они возникают, когда небольшое количество жидкости присутствует в пористом пространстве, заполненном газом. Под действием смачивающих и капиллярных сил жидкость образует мениск между поверхностями твердых тел.

Такие жидкостные мостики создают силы притяжения между участвующими твердыми частицами. Это происходит под действием капиллярного давления и поверхностного натяжения жидкости в сочетании со смачиваемостью поверхности твердого тела. Часто используемая упрощенная формула для расчета капиллярного давления в жидкостном мостике выглядит следующим образом:

p_(cap) = 2 * γ * cos(θ) / r

• p_(cap): капиллярное давление в жидкостном мостике
• γ: поверхностное натяжение жидкости
• θ: угол смачивания (угол контакта)
• r: характерный радиус кривизны мениска

Чем больше поверхностное натяжение, тем больше капиллярное давление. Хорошее смачивание (маленькое тета, cos(тета) близкое к 1) дополнительно усиливает притяжение. Сила F_(cap), воздействующая на совокупность частиц, которая является результатом p_(cap), может быть приблизительно оценена по эффективной площади контакта A:

F_(cap) ≈ p_(cap) * A

• F_(cap): капиллярная сила
• A: Эффективная площадь контакта жидкостного моста

В сыпучих материалах жидкие мостики могут значительно повысить когезию. Влажные порошки имеют склонность к слеживанию, образованию мостиков в силосах и образованию агломератов. В зависимости от количества жидкости различают маятниковые состояния (единичные жидкие мостики), фуникулярные сети и капиллярное насыщение. На практике жидкостные мостики играют роль в агломерации, сушке, проблемах текучести влажных порошков, а также в оценке очищаемости и остаточных прилипаний в аппаратах.