объясняются явления пульсации струи. При и 1 кВ, т. е. Е> >40 В/см начинается автоколебательный режим тонкой струи; с ростом Е частота колебаний увеличивается, вплоть до перехода

Рис. 2.12. Осциллограммы автоколебаний струи, полученные методом фоторегистрации.

через максимум при £-240-250 В/см, затем быстро наступает потеря устойчивости среды, вследствие того что силы отталкивания капель (заряд которых становится одноименным) превышают силы поверхностного натяжения и веса капли. При ы>10 кВ (Е> >400 В/см) возникает дробление струи на более мелкие заря-

forn

I i I I ( I l I

a 2 6 и KB

Рис. 2.13. Зависимость частоты автоколебаний струи дистиллированной воды от напряжения иа электродах fo=f{u).

1 - первая серия опытов; 2 - вторая серия через два дня.

6 и кВ

Рис. 2.14. Зависимость частоты автоколебаний тонкой струи воды от напряжения на электродах, fo=f{u).

1 - дистиллированная вода. 2 - водопроводная невская вода, 3 - 5 %-иый раствор NaCl.

женные капли. Это явление может быть обусловлено отталкиванием одноименно заряженных капель. С увеличением электрической проводимости а частота автоколебаний, т. е. зависимость /о = = /(£), резко увеличивается (рис. 2.14), достигая максимума при меньших Е, что характеризует увеличение индукционных эффектов, стабилизирующих струю жидкости.

На основании экспериментов показано, что эффект стабилизации тонких струй воды начинается при £<10 В/см (для дистиллированной воды) приближается к В/см при увеличении проводимости. Отметим, что эти значения Е близки к атмосферному электрическому полю [86].

Именно этим обусловлены крупные капли дождя при грозе, когда напряженность атмосферного электрического поля повышается.

Следует отметить, что в течение одного дня (5-8 ч) проведения опытов повторность их fo=f{E) высокая. Однако в различные дни наблюдаются значительные вариации, особенно для дистиллированной воды, хотя в среднем характер кривых, их максимальные значения сохраняются (см. рис. 2.12). Отметим, что в наших опытах, проводимых в лаборатории, могли иметь место изменения атмосферного давления, газового состава, температурные перепады.

Интересно отметить, что при распылении струй воды (при Еф ФО) наблюдалось свечение их и окружающего воздуха при относительно низких зарядах электрического поля вблизи проводящих предметов [44].

Колебания струи жидкости в электрическом поле - типичный пример автоколебательной системы. Источником энергии системы служит давление жидкости, приводящее к созданию струи, и электрическое поле, обусловливающее электрическую индукцию.

Капельки, на которые распадаются макрокапли при пульверизации струи, имеют заряд того же знака, что и нижний электрод. В случае непроводящей жидкости (масло) явление диспергации струи не наблюдается при малых Е, равным образом как и явление стабилизации ею в слабых полях [136].

Для простоты рассмотрения обычно использовались лишь вертикальные электрические поля Eg. Влияние поперечного электрического поля на вертикальную струю практически не исследовалось. Между тем прямолинейные струи капельной жидкости, движущиеся в воздухе с достаточно большими скоростями, особенно неустойчивы по отношению к поперечным возмущениям. В опытах со струями приближение заряженной эбонитовой палочки к струе перпендикулярно к ее направлению приводило к искривлению струи и укрупнению капель. Под действием электростатически заряженного эбонитового гребня длиной, примерно равной длине струи, вытекающей из верхнего сопла, она отклонялась от вертикали на 45°, т. е. в этом случае действие электростатических сил было практически равно весу струи и инерциальной составляющей действующей силы.

Капли. Схема опыта для исследования капель приведена на рис. 2.15. Капилляр, в данном случае металлический (игла от медицинского шприца), вставлен в верхний электрод через изолирующую пробку. Напор создавался минимальным, так чтобы капли падали равномерно. За струей и каплями наблюдали в горизонтальный микроскоп типа МГ. Диаметр сопла из нержавеющей

стали измеряли с помощью устройства ИЗА-2, он равен 0,83 мм. В одном случае потенциал подавали на верхний электрод, а в другом - на сопло.

Схема этого опыта была реализована следующим образом. Электрическая часть аналогична приведенной на рис. 2.9, но вода в сосуде заземлялась введением электрода. Использовался стеклянный капилляр диаметром 0,6 мм. Для тонкой регулировки напора и непрерывной регистрации расхода жидкости было предназначено устройство, приведенное на рис. 2.15. Вода помещалась в сосуд, закрепленный в штативе и соединенный переходником со стеклянной трубкой и резиновым шлангом с капилляром. Размеры

Рис. 2.15. Схема опыта для исследований действия высокого напряжения на капли воды.

! - шкала для фиксации расхода жидкости; 2 - пьезометрическая трубка; 5 -штатив; 4 - сосуд с запасом жидкости; 5 - провод заземления жидкости; 6 - микровиит; 7 - верхний электрод; 4 - капилляр; 9 -соединительный шланг; 10 - резиновый щланг; - зажим.

капель определялись по микроокуляру микроскопа. Полное время фор.мирования капли до ее отрыва фиксировалось секундомером. Эффект действия электрического поля определялся по отношению

(2.26)

где / - время набухания капли. Данные эксперимента приведены в табл. 2.1.

Кроме этого эксперимента, проводился следующий опыт. Давление в капилляре создавали таким, что истечения из капилляра не было, а затем подавали напряжение (рис. 2.16).

В экспериментах наблюдалось ускорение истечения капель и уменьшение их размеров по вертикали. Результаты опыта показывают, что воздействие электрического поля резко увеличивает скорость выхода жидкости из капилляра {k - 78), причем наложение высокого потенциала на электрод-сопло или диск существенно не изменяет k.

В нашем эксперименте наложение электрического поля на равномерно падающие капли резко ускоряло процесс формирования и падения капли, причем, как видно из табл. 2.1, время формиро-