Nombre de Weber

Le nombre de Weber est un numéro caractéristique utilisé dans la mécanique des fluides. En tant que quantité sans dimension, il décrit le rapport entre les forces d'inertie de déformation et les forces cohésives de stabilisation pour les liquides s'écoulant dans un milieu liquide. Par exemple, le nombre de Weber caractérise la qualité d'atomisation d'un spray et la taille de la gouttelette en résultant lors de la production d'émulsions.

Données fondamentales

Lorsqu'un liquide coule par une seconde phase fluide (gaz ou liquide), alors la force mécanique du fluide ou aérodynamique FA entraîne la déformation puis la dispersion des gouttes.

cw = Coefficient de traînée, L = Longueur caractéristique, ρ = Densité, v = Débit

La force de cohésion FK associée à la tension de surface ou la tension interfaciale σ empêche l'augmentation dans la zone de surface qui est causée par la déformation. La goutte est donc retenue à la surface par la tension de surface ou interfaciale.

Le nombre de Weber We exprime le rapport entre ces deux forces :

Si la force de déformation augmente en raison d'une vitesse plus élevée ou d'un processus plus long, les gouttes d'un spray se dispersent plus facilement et les gouttes d'huile dans un environnement aqueux se divisent plus facilement. Une tension de surface ou interfaciale élevée empêche ce processus. Les tensioactifs, qui réduisent la tension de surface du liquide ou la tension interfaciale entre les phases concernées, sont donc souvent utilisés dans les sprays et émulsions. Cela s'applique également aux processus d'extraction dans lesquels les petites gouttelettes doivent garantir une grande surface d'échange à la limite des phases.

Lors du calcul du nombre de Weber, il convient de tenir compte du fait que la tension de surface ou interfaciale des solutions de tensioactifs n'atteint généralement pas la valeur d'équilibre en raison des vitesses de processus élevées. La méthode de la pression de bulle est donc souvent utilisée pour la tension de surface et la méthode du volume de goutte pour la tension interfaciale. Ces méthodes mesurent la tension de surface dynamique ou la tension interfaciale indépendamment de l'âge de surface.