druppelvorming

Druppelvorming is het proces waarbij vloeistof wordt omgezet in kleine druppels. Het komt voor in de natuur, bijvoorbeeld bij wolken en neerslag, maar ook in technische processen zoals sproeien, nevelvorming, coating en inkjetprinten. Doorgaans nemen druppels een bolvorm aan door de oppervlaktespanning, hoewel externe krachten zoals luchtstroom, druk en temperatuur de vorm en grootte kunnen beïnvloeden.

In de atmosfeer ontstaat druppelvorming vooral door condensatie van waterdamp op condensatiekernen. Bij supersaturatie diffundeert waterdamp naar deze kernen en groeit de druppel. Nucleatie kan homogeen plaatsvinden in de vloeistof-dampfase of heterogeen op een bestaand oppervlak zoals stofdeeltjes. Na verloop van tijd kunnen druppels coalesceren met andere druppels, waardoor grotere druppels ontstaan die uiteindelijk kunnen leiden tot neerslag.

Druppelvorming door atomisatie vindt plaats wanneer een vloeistof door een nozzle of spuit in een gasstroom wordt gebracht en uit elkaar wordt getrokken tot druppels. Dit proces kent primaire atomisatie (afbraak in ligaments en sheets) en secundaire atomisatie (verdere afbraak door turbulente krachten). Instabiliteiten zoals de Rayleigh-Plateau- en andere breukmechanismen bepalen de uiteindelijke druppelgrootte. De grootte van de druppels hangt af van vloeistofkenmerken (oplosbaarheid, viscositeit, oppervlaktespanning), gascondities (druk, temperatuur) en het ontwerp van de nozzle.

Meting van druppelgrootte-distributies gebeurt met technieken zoals laser-diffractie, optische analyse en hoogsnelheidsbeeldvorming. Deze eigenschappen zijn cruciaal voor toepassingen en modellering in meteorologie, spraytechnologie, coating, inkjetprinten en aerosolwetenschap.