Результаты увлажнения

Результаты увлажнения в смесителях порошков показывают, насколько однородно жидкость распределяется в совокупности частиц и какие микроструктуры (жидкость в зазорах, капиллярные мостики, пленки, насыщение) при этом образуются. Одним из основных показателей смачиваемости является угол смачивания θ между жидкостью и поверхностью твердого тела, который связан с межфазными напряжениями через уравнение Юнга: 

γ_SG = γ_SL + γ_LG · cos(θ)

При этом действует следующее правило: θ < 90° → хорошее смачивание; θ > 90° → плохое смачивание.

• γ_SG = межфазное натяжение «твердое тело–газ»
• γ_SL = межфазное натяжение «твердое тело–жидкость»
• γ_LG = межфазное натяжение жидкость–газ
• θ = угол смачивания

Небольшие углы смачивания (близкие к 0°) способствуют быстрому и полному смачиванию поверхностей частиц и капилляров, тогда как большие углы смачивания приводят к замедлению проникновения и неравномерному смачиванию.

Для описания динамики поглощения жидкости порошковым слоем часто используется уравнение Уошберна. Оно связывает высоту подъема l жидкости в капилляре или пористом слое со временем t: 

l² = (γ · r · cos(θ)) / (2 · η) · t

• l = высота подъема жидкости (в м)
• γ = поверхностное натяжение жидкости (в Н/м)
• r = эффективный радиус капилляра (в м)
• θ = угол смачивания (в градусах)
• η = динамическая вязкость жидкости (в Па·с)
• t = время (в с)

Уравнение показывает, что смачиваемость (угол смачивания θ) и структура пор (капиллярный радиус r) определяют скорость смачивания. На практике хорошие результаты смачивания в смесителе порошков достигаются за счет того, что жидкость впрыскивается мелким распылом ниже уровня сыпучего материала, смесительная камера заполнена в достаточной степени, а относительная скорость частиц достаточно высока.