капиллярное давление

Для расчетов скорости всплывания включений нередко употребляют формулу, последующую из закона Стокса. Выведенный английским физиком Д.Г.Стоксом закон определяет силу сопротивления F, испытываемую жестким шаром при его неспешном поступательном движении в неограниченно вязкой воды F = 6 TtTjrv, где т) — коэффициент вязкости воды; г - радиус шара и v - его скорость. Закон Стокса справедлив только для небольших значений чисел Рейнольдса Re« 1. В согласовании с законом Стокса максимальную скорость падения шарика небольших размеров в вязкой воды находят по форму-ле VKP = 2/9 gr2ip — р)Ы, где р и р — плотность воды и вещества шарика. Эту формулу употребляют для многих случаев техники (в металлургии, в гидрологии и т.д.)-Поскольку неметаллические включения легче металла, то под действием гравитационных сил они должны всплывать.  

В почти всех ситуациях всплывают не твердые включения, а водянистые (т.е. капли включений). По причине появления вихревых потоков воды, составляющей каплю включения, скорости всплывания водянистых капель могут отличаться от скоростей подъема жестких шариков.

В случае маленьких включений капиллярное давление 2 а/г присваивает им фактически сферическую форму, при увеличении размеров включений капиллярное давление 2 tf/r по причине роста г миниатюризируется и капли начинают повредиться, что нужно учесть в расчетах. Формула Стокса выводится из условия, что подъемная сила, определяемая разностью плотностей и размерами (радиусом) включений, встречает сопротивление только вязкости воды. Соответственно чем менее вязкость и чем больше размеры включений, тем больше скорость их всплывания. Но в действительности нередко доводится сталкиваться со вариантами, когда металл смешивается очень активно. При маленьких размерах включений огромное значение имеют силы адгезии. Маленькие включения, увлекаемые струями перемешивающегося металла, могут длительно "витать" в расплаве, передвигаясь ввысь и вниз совместно с металлом.

Чем менее уровень смачиваемости (больше величина ам-вкл) тем менее силы, держащие включение в соприкосновении с металлом, и тем легче оно от металла отделяется, всплывает. Включения, которые отлично смачиваются Металлом, не очень хорошо от него "отлипают", отделяются.