[科普中国]-液滴

液滴是指在静止条件下可沉降，在紊流条件下能保持悬浮状态的细小液体粒子，主要粒径范围在200μm以下。

简介工程上利用搅拌桨、喷嘴或小孔等构件，将液体分散到气体或另一种与其不相混溶的液体中所形成的液体状态。这时分散成液滴的液体为分散相，气体或另一种液体为连续相。此外，液膜亦可能破裂成液滴。作为分散相的液体与连续相流体一起运动，组成化工生产中常见的液液或气液两相流。如燃料油燃烧时，首先被分散成液滴与空气进行混合；在某一液体与另流体之间进行直接换热和传质（如萃取）或化学反应（如聚合）时，常使液体分散在另流体中而形成两相流。一相被高度分散，能使两相之间的接触面积大为增加，因而可使过程速度加快。例如喷雾干燥中，如果使1m3液体经喷嘴分散成约2×1012个均匀的直径为100μm的液滴，总表面积约达60000m2。这种巨大的表面积可使液滴中的水分汽化大大加速。液滴因大小和形状不同，有着不同的行为和运动规律。1

重要的力学行为内循环液滴运动时，在液滴与连续相界面因两相之间摩擦而产生剪切力。受此力的作用，滴内液体发生循环流动，称为滴内循环如图一。实验证明，在雷诺数达到一定值时滴内循环才开始出现，例如含40%丁醇的液滴在水中沉降，当Re>70时才发生环流，环流的速度与液滴直径和连续相的粘度成正比，与滴内液体粘度成反比。滴内循环也有层流和湍流，在后一状态下将造成激烈的滴内混合。

变形和振动小液滴为球形，较大的液滴会变形而偏离球形。变形的基本原因是液滴表面的压力分布不均匀。从绕过圆柱的流动特性（见边界层）可知，柱体表面上各点的压力因距离驻点的位置而不同，连续相对液滴的绕流也有类似情况。表面张力则阻止液滴变形，力图使液滴保持球形。推动变形的力与液滴直径的平方成正比，而阻碍变形的力仅与直径成正比，所以随着液滴的增大，终将发生液滴的变形。

液滴振动也是在高雷诺数的条件下发生的，当Re