1. INTRODUZIONE
L’interazione tra una bolla di gas e un interfaccia libera gas-liquido può essere vista come una forma particolare di coalescenza, fenomeno per cui le gocce più piccole di un liquido disperse in un altro non miscibile (per es. le gocce di olio in acqua), tendono ad aggregarsi alle più grandi.
Quando la bolla raggiunge l’interfaccia si solleva e si forma un sottile strato lenticolare di liquido che separa il nucleo della bolla dal gas esterno; successivamente la gravità e la tensione superficiale agiscono come forze di richiamo sulla bolla causando l’incremento di pressione nello strato liquido.
E’ a questo punto che la bolla può rimbalzare indietro oppure si può verificare la rottura del film liquido.Questo tipo di interazione riveste interesse applicativo per lo studio di almeno due fenomeni: la formazione di schiume e la cosiddetta atomizzazione secondaria. Nel momento in cui una goccia di spray impatta su una superficie calda si può avere nucleazione di bolle all’interfaccia liquido-solido: il fenomeno è regolato da molteplici fattori quali la natura, lo stato e la temperatura della superficie calda,oltre alla natura e la temperatura del fluido. Le bolle generate, in seno alla goccia di spray, possono così emergere attraverso la superficie della stessa e, rompendosi all’interfaccia liquido-atmosfera, indurre la formazione di gocce secondarie. Tale fenomeno prende il nome di atomizzazione secondaria (figura 1.1).
Fig. 1.1 - Fenomeno di atomizzazione secondaria
La formazione di gocce secondarie riduce la quantità di liquido presente sulla superficie calda, riducendone di conseguenza l’asportazione di calore: la quantificazione del numero e della dimensione delle gocce secondarie permette una stima della massa di liquido asportata dalla parete.
D’altra parte a causa dell’aumento del rapporto superficie-volume incrementa il tasso di evaporazione nelle applicazioni in cui è importante l’interazione con l’atmosfera circostante. In ogni caso lo studio del fenomeno è essenziale per comprendere la fisica e modellare i sistemi di raffreddamento a spray.
Il controllo termico di superfici calde mediante spray trova largo impiego in molte applicazioni industriali, che vanno dai sistemi antincendio alle applicazioni metallurgiche fino allo studio dei motori a combustione interna.
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