в центре дисков вырезались отверстия диаметром 40 мм для предотвращения электрического пробоя. Электроды присоединялись к источнику высокого напряжения, причем нижний -заземлен (отрицательный). Эксперименты проводились на дистиллированной и водопроводной воде, а также 1 и 5 % -ном растворах NaCI,

Рис. 2.9. Электрическая схема включения источника высокого напряжения.

} - стабилизатор нанряжения; 2 - автотрансформатор; 3 - источник высокого напряжения; 4 - кнловольтметр типа С-96; 5 - рабочие электроды в форме дисков с отверстиями.

Рис. 2.10. Установка для исследования действия электрического поля на струю воды.

/ - высоковольтный дисковый электрод из фольгированного гетинакса; 2 -заземленный электрод из того же материала; 5 - сопло; 4 - пробковая изо-ли1)ующая прокладка; 5 - изолирующие держатели из органического стекла; 6 - высоковольтный провод с клеммой; 7 - резиновый шланг для подачи воды.

приготовленных на дистиллированной воде. Дистиллированная вода предварительно профильтровывалась через пористую среду для избежания попадания в нее газовых микропузырьков и заливалась в стеклянный цилиндрический сосуд диаметром 380 мм, высотой 106 мм при высоте слоя жидкости 90 мм. Сосуд резиновым шлангом соединялся с соплом из стекла. Измерения диаметра сопла проводились компаратором типа ИЗА-2 с ценой деления 0,0001 мм. Отверстие имеет в поперечном сечении вид эллипса с диаметрами 0,65 и 0,6 мм. В расчетах использовалось среднее значение диаметра й?о = 0,62 мм. Внешний диаметр сопла равен 5 мм, а длина сопла /с = 20 мм.

Электроды (диски) изолированы от металлического штатива планками из органического стекла. Устойчивость изоляции сопла

обеспечивала пробка, вставленная в отверстие нижнего диска. Высота сосуда над столом 112 см. Изменение межэлектродного расстояния осуществлялось перемещением верхнего электрода. Для безопасности и возможности наблюдения установку помещали в вытяжной шкаф со стеклянными стенками. Установка предусматривала изменение высоты струи и вариацию скорости истечения смены сопла и изменения напора.

В экспериментах [136] в качестве источника высокого напряжения применяли электростатическую машину. Вариация напряжения осуществлялась более быстрым или медленным вращением диска. В нашем эксперименте использован источник высокого напряжения, позволяющий плавно регулировать напряжение от 1 до 30 кВ.

При открывании зажима (см. рис. 2.8) (источник питания выключен), возникала струя жидкости, высота которой и конус разбрызгивания определялись напором Ян.

Большое зеркало поверхности жидкости в сосуде обусловливало малое изменение Ян, что приводило к постоянству напора и скорости истечения во время всего опыта.

При включении электрического напряжения в диапазоне =к0,5ч-1,0 кВ {d=25 см), что соответствует 20-40 В/см, наблюдалось снижение do и значительное укрупнение капель. При >1 кВ наблюдалось полное прекращение разбрызгивания струи, возникновение автоколебаний высоты струи и изменение величины ho во времени - рис. 2.11.

Рейястрация частоты автоколебаний проводилась как визуально (подсчитывалось время 10 автоколебаний с помощью секундомера), так и с помощью фоторегистрирующего устройства с использованием фотодиода. На рис. 2.12 приведена типичная осциллограмма таких колебаний, зарегистрированная на самописце Н-39. Минимальное значение ho при этом равнялось 4 см. Установлено, что зависимость fo = f(E) имеет оптимум при 6,0-6,5 кВ для дистиллированной воды и затем при повышении Е наблюдается срыв колебаний. Имеющиеся данные позволяют рассматривать трн области гидродинамических явлений, происходящих в жидкости при постоянном напоре (Ян=const) и расстоянии между электродами (о[=const) в зависимости от напряженности электрического поля (рис. 2.13 и 2.14).

Для дистиллированной воды при <1 кВ, т. е. £<40 В/см, в нашем случае под действием электрической индукции в проводящей среде отрывающиеся капли жидкости приобретают в поле Е противоположные заряды, становясь в воздухе диполями с электрическим моментом рэ=(7ка, где а -диаметр капли, а дк - ее индуцированный заряд и qK-f{E, а). Вследствие появления разноименных зарядов происходит укрупнение капель, их постепенное слияние в единую крупную каплю на конце струи. Укрупнение капли обусловлено процессом взаимного электрического притяжения частиц жидкости. Капля растет, давит на струю, высота ее уменьшается. Затем капля стекает и струя поднимается снова. Этим и

Рис. 2.11. Фотография структуры струи дистиллированной воды при увеличении иапряжеиня на электродах.

а) и=0; б) и-0,5 кВ; в) и-5 кВ; г) ы=9 кВ.