Рис. 274. Отдельные фазы сплющивания и разрыва больший дождевой капли

Рис. 275. Распадение вертикальной струи воды на капли

участках. Это приводит к тому, что жидкое содержимое тонких участков переходит в толстые участки, тонкие участки постепенно вытягиваются в длину и, наконец, отрываются от образовавшихся больших капель, превращаясь при этом в маленькие капли. Такое распадение струи на капли очень легко наблюдать, выпуская воду из крана в виде тонкой струйки. На рис. 275 изображен снимок распадения вертикальной струи, а на рис. 276 - снимок распадения горизонтальной струи. Оба снимка получены при вспышке искры. Струя, изображенная на рис. 276, имеет довольно большую скорость движения, тем не менее распадение ее на капли происходит очень равномерно; этого удалось достигнуть путем прикосновения звучащим камертоном к выходному концу насадка, из которого вытекала струя. Значительная вязкость жидкости сильно замедляет распадение струи; именно поэтому тонкие струйки сиропа и других подобных жидкостей могут достигать очень большой длины.

Стеклянная ткань делается из тонких жидких нитей стекла, которые при вытягивании не рвутся и не распадаются на капли. Причина этого заключается в сильном увеличении вязкости стекла при его охлаждении. Большой устойчивостью обладают также струи, в которых растворены летучие вещества. Причина по-прежнему заключается в увеличении вязкости, на этот раз вследствие испарения.

Рис. 276. Распадение горизонтальной струи воды на капли

Рис. 277. Распадение тонких струй жидкости (струи движутся справа налево)

При увеличении скорости струи легкоподвижной жидкости ее распадение на капли происходит быстрее. Этому способствует сопротивление воздуха. Кроме того, характер распадения на капли получается совсем иным - струя принимает сначала волнистый вид. Еще большее увеличение скорости струи влечет за собой ее полное распадение, волнистые ее выгибы разрываются вследствие сильной турбулентности воздуха, увлеченного струей. На рис. 277 а, Ь, с изображен такой процесс постепенного распадения струи из жидкости с малой вязкостью, а на рис. 277, rf и е - из жидкости с очень большой вязкостью. Путем намеренной турбулизации струи или путем придания ей вращательного движения при выходе из насадка можно значительно ускорить процесс ее распадения. В случае жидкости с малой вязкостью конечным продуктом распадения является смесь из мелких капелек жидкости и увлеченного ею воздуха.

Толстые струи воды, например, выбрасываемые пожарным насосом, также распадаются на капли, даже если путем придания специальной формы брандспойту турбулизация струи в выходном сечении сводится к минимуму. Распадение возникает потому, что поверхность струи покрывается, подобно поверхности пруда при порыве бури, ма-

HaenleinA., Forschung, т. 2 (1931), стр. 139 (описание наблюдений), Weber С, ZAMM, т. 11 (1931), стр. 136 (теоретический анализ).

Неустойчивость поверхности струи, имеющей относительно воздуха большую скорость, объясняется совершенно так же, как неустойчивость поверхности раздела (§ 7 гл. II).

Подробные данные можно найти в статье OehlerTh., Forschung т. 1 (1930), стр. 329.

ленькими волнами, от гребней которых отрываются капли. Постепенно струя распадается на поток брызг, что значительно уменьшает дальность ее полета. Лучшим средством для увеличения дальности полета является возможно полное предупреждение турбулизации струи при ее выходе из насадка.

Изложенное выше о распадении струй позволяет легко понять, как происходит работа распылителей жидкости. В большей части таких распылителей быстрая струя воздуха увлекает за собой более медленную струю жидкости, вытекающую из насадка, и раздробляет ее на мелкие капли; одновременно происходит турбулентное расширение струи воздуха, вследствие чего капли воды перемешиваются с воздухом, создавая своего рода туман. Такой процесс происходит, например, в карбюраторе двигателя внутреннего сгорания. Сильная струя воздуха, засасываемая при помощи мотора, пропускается рядом с насадком, из которого вытекает горючее; в результате получается распыленная смесь горючего и воздуха, которая подается в цилиндры и там сжигается. В дизельмоторах распыление горючего производится внутри цилиндра путем впрыскивания горючего под большим давлением через сопло такого устройства, которое обеспечивает сильную турбулизацию струи. Струя сразу распадается на маленькие капли, которые, в свою очередь, вследствие быстрого движения раздробляются подобно дождевым каплям на еще более мелкие капли.

Для оценки диаметра наибольших капель, которые еще могут сохраняться после распыления, следует рассмотреть равновесие сил, приложенных к каплям в их куполообразном состоянии. Снаружи на переднюю поверхность

капли действует динамическое давление воздуха, равное --, а изнутри -

капиллярная сила. Если принять радиус кривизны К купола пропорциональным диаметру d капли, то капиллярное давление, согласно сказанному в § 11

гл. I, пропорционально величине где С есть капиллярная постоянная. При-

равнивая оба давления, мы найдем для диаметра d следующую оценку:

d = число • --. (6)

PB03V