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Experiments on non-isothermal spreading

Technical Report:

Abstract

Experiments are performed on axisymmetric spreading of viscous drops on glass plates. Two liquids are investigated: silicone oil (M-100) spreads to `infinity` and paraffin oil spreads to a finite-radius steady state. The experiments with silicone oil partly recover the behaviour of previous workers data; those experiments with paraffin oil provide new data. It is found that gravitational forces dominate at long enough times while at shorter times capillary forces dominate. When the plate is heated or cooled with respect to the ambient gas, thermocapillary forces generate flows that alter the spreading dynamics. Heating (cooling) the plate is found to retard (augment) the streading. Moreover, in case of partial wetting, the finally-approached drop radius is smaller (larger) for a heated (cooled) plate. These data are all new. All these observations are in excellent quantitative agreement with the related model predictions of Ehrhard and Davis (1991). A breakdown of the axisymmetric character of the flow is observed only for very long times and/or very thin liquid layers. (orig.). [Deutsch] Es werden Experimente zur Ausbreitung achsensymmetrischer, viskoser Fluessigkeitstropfen auf Glas vorgestellt. Zwei Fluessigkeiten werden betrachtet: Fuer Silikonoeltropfen (M-100) beobachten wir eine unbeschraenkte Ausbreitung, waehrend sich Paraffinoeltropfen gegen eine stationaere Endkontur entwickeln. Die Silikonoelexperimente  More>>
Authors:
Publication Date:
Sep 01, 1992
Product Type:
Technical Report
Report Number:
KFK-5093
Reference Number:
SCA: 420400; PA: DEN-92:016561; SN: 93000906291
Resource Relation:
Other Information: PBD: Sep 1992
Subject:
42 ENGINEERING; DROPLETS; PLATES; CAPILLARY FLOW; GRAVITATION; SILICON; PARAFFIN; COATINGS; VISCOSITY; MOBILITY; HEAT FLUX; BOUNDARY LAYERS; ISOTHERMAL PROCESSES; LIGHT SCATTERING; IMAGE PROCESSING; 420400; HEAT TRANSFER AND FLUID FLOW
OSTI ID:
10106209
Research Organizations:
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany). Inst. fuer Angewandte Thermo- und Fluiddynamik (IATF)
Country of Origin:
Germany
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ON: DE93744818; TRN: DE9216561
Availability:
OSTI; NTIS (US Sales Only); INIS
Submitting Site:
DEN
Size:
46 p.
Announcement Date:
Jun 30, 2005

Technical Report:

Citation Formats

Ehrhard, P. Experiments on non-isothermal spreading. Germany: N. p., 1992. Web.
Ehrhard, P. Experiments on non-isothermal spreading. Germany.
Ehrhard, P. 1992. "Experiments on non-isothermal spreading." Germany.
@misc{etde_10106209,
title = {Experiments on non-isothermal spreading}
author = {Ehrhard, P}
abstractNote = {Experiments are performed on axisymmetric spreading of viscous drops on glass plates. Two liquids are investigated: silicone oil (M-100) spreads to `infinity` and paraffin oil spreads to a finite-radius steady state. The experiments with silicone oil partly recover the behaviour of previous workers data; those experiments with paraffin oil provide new data. It is found that gravitational forces dominate at long enough times while at shorter times capillary forces dominate. When the plate is heated or cooled with respect to the ambient gas, thermocapillary forces generate flows that alter the spreading dynamics. Heating (cooling) the plate is found to retard (augment) the streading. Moreover, in case of partial wetting, the finally-approached drop radius is smaller (larger) for a heated (cooled) plate. These data are all new. All these observations are in excellent quantitative agreement with the related model predictions of Ehrhard and Davis (1991). A breakdown of the axisymmetric character of the flow is observed only for very long times and/or very thin liquid layers. (orig.). [Deutsch] Es werden Experimente zur Ausbreitung achsensymmetrischer, viskoser Fluessigkeitstropfen auf Glas vorgestellt. Zwei Fluessigkeiten werden betrachtet: Fuer Silikonoeltropfen (M-100) beobachten wir eine unbeschraenkte Ausbreitung, waehrend sich Paraffinoeltropfen gegen eine stationaere Endkontur entwickeln. Die Silikonoelexperimente bestaetigen teilweise die Ergebnisse frueherer Experimentatoren, die Paraffinoelexperimente liefern gaenzlich neue Daten. Wir finden, dass die Schwerkraft fuer lange Zeiten den Ausbreitungsprozess kontrolliert. Fuer kurze Zeiten spielen dagegen Kapillaritaetskraefte eine wichtigere Rolle. Wird die Glasplatte gegenueber der Umgebung zusaetzlich erwaermt oder gekuehlt, so treiben thermokapillare Kraefte eine Stroemung innerhalb des Tropfens. Die Dynamik der Ausbreitung wird dadurch massgeblich geaendert. Eine Erwaermung (Kuehlung) fuehrt zu einer verzoegerten (beschleunigten) Ausbreitung der Tropfen. Im Falle der teilweisen Benetzung wird zusaetzlich der stationaere Endradius beeinflusst. Er ist kleiner (groesser) im Falle einer beheizten (gekuehlten) Platte. Diese Ergebnisse sind neu. Die experimentellen Beobachtungen befinden sich fuer alle Faelle in guter quantitativer Uebereinstimmung mit dem theoretischen Modell von Ehrhard und Davis (1991). Abweichungen von einer achsensymmetrischen Form der Tropfen treten nur fuer sehr lange Zeiten und/oder sehr flache Tropfen auf. (orig.).}
place = {Germany}
year = {1992}
month = {Sep}
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