بررسی تجربی اثرات موئینگی در دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 6، دوره 25، شماره 2، شهریور 1393، صفحه 83-96   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v25i2.40480

نویسندگان

امیر کریم دوست یاسوری^{* 1}؛ محمد پسندیده فرد²

¹دانشگاه لرستان

²دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطح جامد دارای کاربردهای فراوانی می باشد که از موارد فنی نظیر چاپ جوهرافشان، سرمایش از طریق پاشش و انواع پوشش دهی گرفته تا کاربردهای بیولوژیکی و ژئوفیزیکی را شامل می شود. در این تحقیق، رفتار سطوح شیشه، پلکسی گلاس، آلومینیم و مس در تبخیر سطحی قطرات آب به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. فرض شده است که تبخیر قطره صرفاً ناشی از نفوذ جرم بخار آب از سطح قطره به محیط صورت پذیرد و از اثرات دیگر صرف‌نظر می شود. مشاهدات تجربی نشان می‌دهد که تبخیر سطحی برای سطوح آلومینیم و مس عموماً در سطح تماس ثابت صورت می گیرد و این در حالیست که قطره‌ی آب بر سطوح شیشه و پلکسی گلاس معمولاً در بازه های زمانی مشخصی رفتار لغزشی را نیز تجربه می کند. تغییرات انرژی سطحی ضمن تبخیر سطحی قطره بر روی سطح از دیگر موارد مورد بررسی در این تحقیق است.

کلیدواژه‌ها

تبخیر سطحی؛ زاویه‌ی تماس قطره؛ انرژی سطحی

مراجع

1. Shin, D.H., Lee, S.H., Jung, J. and Yoo, J.Y., "Evaporating characteristics of sessile droplet on hydrophobic and hydrophilic surfaces", Microelectron. Eng., Vol. 86, pp.1350–1353, (2009).

2. Douglas Baines, W. and James David, F., "Evaporation of a Droplet on a Surface", Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 33, pp. 411-416, (1994).

3. Gelderblom, H.,Varo, G.M., Nair, H., Houselt, A., Lefferts, L., Snoeijer, J.H. and Detlef, L.," How water droplets evaporate on a superhydrophobic substrate", Physical Review E, Vol. 83, 026306

(1-6), (2011).

4. de Gennes, P.G., Brochard-Wyart, F. and Quere, D., "Capillarity and Wetting Phenomena", Springer, Berlin, (2003).

5. Starov, V. and Sefiane, K., "On evaporation rate and interfacial temperature of volatile sessile drops", Colloids and Surfaces A, Vol. 333, pp. 170–174, (2009).

6. Gokhale, S.J., Plawsky, J.L. and Wayner, P.C., "Experimental investigation of contact angle, curvature, and contact line motion in dropwise condensation and evaporation", J. Colloid Interf. Sci., Vol. 259, pp. 354-367, (2003).

7. Gokhale, S.J., Plawsky, J.L. and Wayner, P.C., "Spreading, evaporation, and contact line dynamics of surfactant-laden microdrops", Langmuir, Vol. 21, pp. 8188-8199, (2005).

8. Deegan, R.D. Bakajin, O. Dupont, T.F. Huber, G. Nagel, S.R. and Witten, T.A., "Contact line deposits in an evaporating drop", Phys. Rev. E, Vol. 62, pp. 756-767, (2000).

9. Guena, G., Allancon, P. and Cazabat, A.M., "Receding contact angle in the situation of complete wetting: experimental check of a model used for evaporating droplets", Colloids Surf. A, Vol. 300, pp. 307-320, (2007).

10. Guena, G., Poulard, C., Voْe, M., De Coninck, J. and Cazabat, A.M., "Evaporation of sessile liquid droplets", Colloids Surf. A, Vol. 291, pp. 191-199, (2006).

11. Guena, G., Poulard, C. and Cazabat, A.M., "The dynamics of evaporating sessile droplets", Colloid J. (Russian Academy of Sciences, English Translation), Vol. 69 (1), pp. 1-15, (2007).

12. Guena, G., Poulard, C. and Cazabat, A.M., "Evaporating drops of alkane mixtures", Colloids Surf. A, Vol. 298, pp. 2-13, (2007).

13. Guena, G., Poulard, C. and Cazabat, A.M., "The leading edge of evaporating droplets", J. Colloid Interf. Sci., Vol. 312, pp. 164-169, (2007).

14. David, S., Sefiane, K. and Tadrist, L., "Experimental investigation of the effect of thermal properties of the substrate in the wetting and evaporation of sessile drops", Colloids Surf. A, Vol. 298, pp.

108-117, (2007).

15. Hu, H. and Larson, R.G. "Marangoni Effect Reverses Coffee-Ring Depositions", J. Phys. Chem. B, Vol. 110(14), pp. 7090-7094, (2006).

16. Deegan, R.D., "Pattern formation in drying drops", Phys. Rev. E, Vol. 1, pp. 475-583, (2000).

17. Sefiane, K. and Tadrist, L., "Experimental investigation of the de-pinning phenomenon on rough surfaces of volatile drops", Int. Commun. Heat Mass Transf., Vol. 33, pp. 482-491, (2006).

18. Girard, F., Antoni, M. Faure, S. and Steinchen, A. "Evaporation and Marangoni driven convection in small heated water droplets", Langmuir, Vol. 22, pp. 11085-11093, (2006).

19. Girard, F., Antoni, M., Faure, S. and Steinchen, A., "Numerical study of the evaporating dynamics of a sessilewater droplet", Microgravity Sci. Technol., XVIII-3/4, pp. 43-52, (2006).

20. Chandra, S., di Marzo, M., Qiao, Y.M. and Tartarini, P., "Effect of Liquid-Solid Contact Angle on Droplet Evaporation", Fire Safety J., Vol. 27, pp. 141-158, (1996).

21. Hu, H. and Larson, R.G., "Evaporation of a Sessile Droplet on a Substrate", J. Phys. Chem. B,

Vol. 106, pp. 1334-1344, (2002).

22. Birdi, K.S. Vu, D.T. and Winter, A., "A Study of the evaporation rates of small water drops placed on a solid-surface", J. Phys. Chem., Vol. 93, pp. 3702–3703, (1989).

23. Kulinich, S.A. and Farzaneh, M., "Effect of contact angle hysteresis on water droplet evaporation from super-hydrophobic surfaces", App. Surf. Sci., Vol. 255, pp. 4056–4060, (2009).

24. Picknett, R.G. and Bexon, R., "The Evaporation of Sessile or Pendant Drops in Still Air", J. Colloid Interf. Sci., Vol. 61, No. 2, pp. 336-350, (1977).

25. کریم دوست یاسوری، امیر و پسندیده فرد، محمد، "مطالعه تجربی و تحلیلی دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح مختلف"، نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک، سال بیست و سوم، شماره دو، صفحات 81-98، (1391).

26. Lee, K.S., Cheah, C.Y. , Copleston, R.J. Starov, V.M. and Sefiane, K., "Spreading and evaporation of sessile droplets: Universal behaviour in the case of complete wetting", Colloids Surf. A, Vol. 323, pp. 63–72, (2008).

27. Lim, T. Han, S. Chung, J., Chung, J.T., Ko, S. and Grigoropoulos, C.P., "Experimental study on spreading and evaporation of inkjet printed pico-liter droplet on a heated substrate", Int. J. Heat Mass Transf., Vol. 52, pp. 431–441, (2009).

28. Schِnfeld, F. Graf, K., Hardt, S. and Butt, H., "Evaporation dynamics of sessile liquid drops in still air with constant contact radius", Int. J. Heat Mass Transf., Vol. 51, pp. 3696–3699, (2008).

29. Popov, Y.O., "Evaporative deposition patterns: spatial dimensions of the deposit", Phys. Rev. E 71, 036313–1-036313–17, pp. 1-17, (2005).

30. Lee, K.S. Cheah, C.Y., Copleston, R.J., Starov, V.M. and Sefiane, K., "Spreading and evaporation of sessile droplets: universal behaviour in the case of completewetting", Colloids Surf. A, Vol. 63, pp. 1–3, (2008).

31. Toshev, B.V. and Platikanov, D., "Wetting: Gibbs’ superficial tension revisited", Colloids Surf. A, Vol. 291, pp. 177–180, (2006).

32. Shanahan, M.E.R. and Sefiane, K., "Kinetics of Triple Line Motion during Evaporation", Contact Angle, Wettability and Adhesion, Vol. 6, Koninklijke Brill NV, Leiden, pp. 19–31, (2009).