Untersuchungen zur - OPUS - Universität Würzburg

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2.3.3 Flüssigkeitsbrücken
THEORIE UND STAND DER FORSCHUNG
Flüssigkeitsbindungen können für die Kohäsion ei nes Schüttguts eine dom inierende Rolle
spielen. Sie entstehen aufgrund von frei bewe glicher F lüssigkeit an der Oberfläche zweier
Haftpartner. Bei entsprechend hoher relativer Luftfeuchtigkeit treten Flüssigkeitsbrücken auch
bei verm eintlich trockenen Schüttgüter n infolge von Kapillarkondensation auf [ 14,25,26].
Die Grenzflächenspannung � bewirkt an der B erührungslinie zwischen Feststoffoberfläche
und Flüssigkeitsbrücke stets anziehende Randkräfte.
Abb. 2.6: Kapillarkräfte in einer Flüssigkeitsbrücke
Bei gekrümm ter Flüssigkeitsoberfläche stellt sich der Kapillard ruck p K ein, der unter
Berücksichtigung der Hauptkrümmungsradien r 1 und r 2 der freien Oberfläche einer
Flüssigkeitsbrücke nach der Laplace-Gleichung (Gl. 2.25) berechnet werden kann.
p
K
r 1
r 2
�
�1 1 �
��� � �
r r
� 1 2 �
�
R
Gl. 2.25
Im Falle konkaver Krümmungen e ntsteht ein Unte rdruck, woraus ebenfalls eine anziehende
Kraft resultiert. Die Haftkraft zwischen zw ei Kugeln ergibt sich aus der Summe von
Randkraft und Kapillarkraft [14]. Bei minimalem Abstand wird die Adhäsionskraft m aximal.
Eine Vergrößerung des Haftabstandes resultie rt in einer D ehnung der Brücke, welche bei
Erreichen eines kritischen Abstands zum Reißen führt. Für einen theo retischen Abstand von
H = 0 lässt sich die Haftkraft FFl nach Gl. 2.26 [25] berechnen, wobei � der Randwinkel ist.
F
Fl
4��R1�R2���cos� �
R � R
1 2
Gl. 2.26
Für weitere Modellgeometr ien führte Schubert [ 27] umfangreiche Berechnungen durch. Bei
der Abstandsabhängigkeit der Haftkräfte muss zwischen großen und kleinen, durch