Марк Волынский - Необыкновенная жизнь обыкновенной капли

Метод в своем роде уникален, поскольку позволяет оперировать не с выборочной пробой, а со всем необо­зримым множеством капель, вылетающих из форсунки, скажем, за секунду.

Взамен исследуемого керосина распыливают пара­фин, который в расплавленном состоянии при опреде­ленной температуре нагрева очень близок к керосину по ряду физических констант (удельный вес, поверхност­ное натяжение, вязкость). Вылетающие частицы быстро охлаждаются, и все их можно уловить. Но что дальше делать с ними? Частички, во-первых, слипнутся друг с другом; во-вторых, как их рассортировать по размерам? В специальных опытах подобрали жидкость — раствор этилового спирта,— где парафиновые капли, окутанные тонкой пленкой, практически не слипаются. Затем спирт с каплями пропускали через «этажерку» пронумерован­ных сит с ячейками известных размеров — от самой крупной в верхнем сите до самой мелкой в нижнем. Сита с каплями просушивали, взвешивали, находя для каждого сита массу задержанных им частиц (число из­меряемых капель составляет несколько миллионов при общем их весе всего около десяти граммов).

В результате отнесения веса частиц на каждом сите к суммарному их весу оказывается возможным постро­ить распределение капель в спектре по размерам в за­висимости прежде всего от давления подачи.

Метод парафинового моделирования позволил упра­виться со всем множеством капель и подтвердил пред­ставительность выбиравшейся ранее пробы частиц в на­ших опытах. Из-за своей сложности он не мог приме­няться повседневно, но остался как эталонный, дающий «истинную каплю в последней инстанции».

Глава III

КАПЛЯ ИСТИНЫ

Размножение капель

Для измерений в газовом потоке оказался удобным ме­тод сажевых отпечатков. Хотя он являлся выборочным, это уже не пугало. Метод парафинового рассева всегда мог указать нужную величину выборки. Эксперимента­торы дружно ухватились за методику, не дожидаясь полного ее обоснования (это шло параллельно). Точное число, а с ним успех исследований вошли в мир капель. Там, где пока пасовала теория, опыт принес первые ре­зультаты, наводя порядок в хаосе жидких частиц.

Измерение множества однородных, но разновеликих объектов имеет свои особенности. После опыления кап­лями в потоке специальный стержень или пластинка, покрытая улавливающим сажевым слоем, ставились под микроскоп. Размеры отпечатков определялись в поле зрения на шкале окулярмикрометра с точностью до де­ления шкалы. Оставалось лишь отразить в таблицах и графиках распределение капель по весам и размерам, чтобы получить их спектр.

Впоследствии, обобщив результаты анализа экспери­ментально полученных спектров, удалось найти способ построения спектра форсунок без кропотливых подсче­тов капель для различных размеров форсунки и пара­метров процесса распыливания: давления подачи, ско­рости воздуха, физических констант жидкости и газа. Конструктор получал спектр раньше, чем он «рождался в железе», и мог заглянуть в будущее двигателя, имея перед собой не реальную форсунку камеры сгорания, а всего лишь ее чертеж.

Но все это возникло значительно позже. А пока мы занимались кропотливой сортировкой капель по их раз­мерам, тратя на это бесчисленное количество часов и сил.

Наши тогдашние мечтания об автоматизации нудно­го счета капель (мы даже схватились за примитивный счетчик эритроцитов при анализе крови) реализовали современная оптика и электроника, придя на помощь утомленным глазам экспериментатора. Сейчас создано (у нас и за границей) сложное и совершенное устрой­ство — комбинация микроскопа, фотоэлемента и мини­атюрной ЭВМ. Проба частиц, отпечатков или вообще любых микрообъектов отображается на экране с нуж­ным увеличением. Наблюдатель находит интересную ему область и включает счет. Сканирующий луч мол­ниеносно обегает указанную зону, измеряя и подсчиты­вая по 10000 объектов за несколько минут. Результат — готовая таблица спектра. Хитрый прибор может изме­рять и некруглые объекты, давая средний размер по их площади или между наименьшим и наибольшим радиу­сами (например, для овалов). Открылась новая эра в исследовании полидисперсных систем. Устройство тако­го типа («Квант») применили биологи и гистологи для изучения живых клеток, его «обучили» ловить и фото­графировать «интимный» процесс—момент таинства природы, когда начинает делиться одна какая-то клетка среди множества обычных, неделящихся. Такой прибор обещает также прогресс и в технологии металлических порошков (порошковая металлургия), цементов (строи­тельное дело) и других сыпучих тел.