JPH05273108A - 動的表面張力測定方法及び装置 - Google Patents
動的表面張力測定方法及び装置Info
- Publication number
- JPH05273108A JPH05273108A JP6623292A JP6623292A JPH05273108A JP H05273108 A JPH05273108 A JP H05273108A JP 6623292 A JP6623292 A JP 6623292A JP 6623292 A JP6623292 A JP 6623292A JP H05273108 A JPH05273108 A JP H05273108A
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- JP
- Japan
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- container
- surface tension
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の垂直板法に極めて単純な追加改良を行
うことにより、液体試料の各種使用状態に近い条件設定
で簡単にその動的表面張力を測定する。 【構成】 容器1内に満たした試料液体2中に上方に張
力Pをかけて固体プレート3を浸漬して吊り下げ、張力
Pの大きさ、固体プレートの重量、及び、固体プレート
にかかる浮力の大きさから、表面張力を測定する方法に
おいて、容器1に注液口4を設け、この注液口4から試
料液体2を一定流量で連続的に導入し、試料液体2を容
器1から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定
する。
うことにより、液体試料の各種使用状態に近い条件設定
で簡単にその動的表面張力を測定する。 【構成】 容器1内に満たした試料液体2中に上方に張
力Pをかけて固体プレート3を浸漬して吊り下げ、張力
Pの大きさ、固体プレートの重量、及び、固体プレート
にかかる浮力の大きさから、表面張力を測定する方法に
おいて、容器1に注液口4を設け、この注液口4から試
料液体2を一定流量で連続的に導入し、試料液体2を容
器1から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体試料の表面張力測
定方法と装置に関し、特に、界面活性剤を含む液体等の
動的な表面張力を測定する方法と装置に関する。
定方法と装置に関し、特に、界面活性剤を含む液体等の
動的な表面張力を測定する方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、コーティング液のコーティング
特性を最適にするために界面活性剤を混入する場合があ
るが、その混入割合と表面張力の関係を測定しようとす
ると、例えば「新実験化学講座,第18巻,界面とコロ
イド」((株)丸善,pp.69〜90(1977))
に記載されるように、毛管上昇法、静滴法、静泡法、懸
滴法、滴重法、輪環法、垂直板法(Wilhelmy
法)等が知られており、また、動的表面張力測定法とし
て、同じく上記文献に記載されているように、振動ジェ
ット法、メニスカス落下法、最大泡圧法等が知られてお
り、さらに、特開平3−20640号公報に記載される
ような液膜破壊法が知られている。
特性を最適にするために界面活性剤を混入する場合があ
るが、その混入割合と表面張力の関係を測定しようとす
ると、例えば「新実験化学講座,第18巻,界面とコロ
イド」((株)丸善,pp.69〜90(1977))
に記載されるように、毛管上昇法、静滴法、静泡法、懸
滴法、滴重法、輪環法、垂直板法(Wilhelmy
法)等が知られており、また、動的表面張力測定法とし
て、同じく上記文献に記載されているように、振動ジェ
ット法、メニスカス落下法、最大泡圧法等が知られてお
り、さらに、特開平3−20640号公報に記載される
ような液膜破壊法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に例示
したような界面活性剤を混入したコーティング液は、使
用状態における動的表面張力が静的表面張力に比べて異
なっているのが普通であり、かつ、混入する界面活性剤
の種類によっても、この動的表面張力は異なってしま
う。したがって、可能な限り使用状態に近い条件で表面
張力を測定して、最適なコーティング液を設計するに
は、動的条件を簡単に変更して色々な条件で液体試料の
動的表面張力を簡単に測定できる方法及び装置が必要で
ある。
したような界面活性剤を混入したコーティング液は、使
用状態における動的表面張力が静的表面張力に比べて異
なっているのが普通であり、かつ、混入する界面活性剤
の種類によっても、この動的表面張力は異なってしま
う。したがって、可能な限り使用状態に近い条件で表面
張力を測定して、最適なコーティング液を設計するに
は、動的条件を簡単に変更して色々な条件で液体試料の
動的表面張力を簡単に測定できる方法及び装置が必要で
ある。
【0004】しかしながら、上記の前者の方法は、静的
表面張力測定法であり、このような要望を満足する動的
表面張力を測定することができない。また、上記後者の
方法は、装置が大がかりであったり、試料液体が大量に
必要であったり、測定条件を変更して測定ができない等
の問題点がある。
表面張力測定法であり、このような要望を満足する動的
表面張力を測定することができない。また、上記後者の
方法は、装置が大がかりであったり、試料液体が大量に
必要であったり、測定条件を変更して測定ができない等
の問題点がある。
【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、従来の簡単な静的表面張力測
定法である垂直板法に極めて単純な追加改良を行うこと
により、液体試料の各種使用状態に近い条件設定で簡単
にその動的表面張力を測定できる方法と装置を提供する
ことである。
ものであり、その目的は、従来の簡単な静的表面張力測
定法である垂直板法に極めて単純な追加改良を行うこと
により、液体試料の各種使用状態に近い条件設定で簡単
にその動的表面張力を測定できる方法と装置を提供する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決すべ
く種々の研究の結果、垂直板法の液体試料を入れる容器
に注液口を設け、この注液口から試料液体を連続的に導
入し、容器上端から試料液体を溢れ出させて、常に新し
い表面を出現させて垂直板法により表面張力を測定する
ことにより、容易にかつ少量の試料液体を用いて動的表
面張力を測定できることを見出して本発明を完成したも
のである。
く種々の研究の結果、垂直板法の液体試料を入れる容器
に注液口を設け、この注液口から試料液体を連続的に導
入し、容器上端から試料液体を溢れ出させて、常に新し
い表面を出現させて垂直板法により表面張力を測定する
ことにより、容易にかつ少量の試料液体を用いて動的表
面張力を測定できることを見出して本発明を完成したも
のである。
【0007】すなわち、前記目的を達成する本発明の動
的表面張力測定方法は、容器内に満たした試料液体中に
上方に張力をかけて固体プレートを浸漬して吊り下げ、
前記張力の大きさ、固体プレートの重量、及び、固体プ
レートにかかる浮力の大きさから、表面張力を測定する
方法において、前記容器に注液口を設け、この注液口か
ら試料液体を一定流量で連続的に導入し、試料液体を容
器から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定す
ることを特徴とする測定方法である。
的表面張力測定方法は、容器内に満たした試料液体中に
上方に張力をかけて固体プレートを浸漬して吊り下げ、
前記張力の大きさ、固体プレートの重量、及び、固体プ
レートにかかる浮力の大きさから、表面張力を測定する
方法において、前記容器に注液口を設け、この注液口か
ら試料液体を一定流量で連続的に導入し、試料液体を容
器から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定す
ることを特徴とする測定方法である。
【0008】また、本発明の動的表面張力測定装置は、
試料液体を入れる上端が開口した容器と、上方に張力を
かけて吊り下げられこの容器中の試料液体に浸漬された
固体プレートとからなる表面張力測定装置において、前
記容器に試料液体を導く注液口と、この注液口に試料液
体を一定流量で連続的に吐き出す定量吐き出し手段とが
設けられていることを特徴とするものである。
試料液体を入れる上端が開口した容器と、上方に張力を
かけて吊り下げられこの容器中の試料液体に浸漬された
固体プレートとからなる表面張力測定装置において、前
記容器に試料液体を導く注液口と、この注液口に試料液
体を一定流量で連続的に吐き出す定量吐き出し手段とが
設けられていることを特徴とするものである。
【0009】この場合、前記容器が円筒状で、その上端
が水平な円形縁によって開口しており、前記注液口はそ
の底の中心に設けられているものとして構成するか、前
記容器が長方体状で、その長い1側面で開口しており、
その一方の短い側面側に前記注液口が設けられ、反対側
の上短縁から1方向に試料液体が溢れるようになってい
るものとして構成することが望ましい。
が水平な円形縁によって開口しており、前記注液口はそ
の底の中心に設けられているものとして構成するか、前
記容器が長方体状で、その長い1側面で開口しており、
その一方の短い側面側に前記注液口が設けられ、反対側
の上短縁から1方向に試料液体が溢れるようになってい
るものとして構成することが望ましい。
【0010】
【作用】本発明においては、例えば市販のWilhel
my型表面張力計の容器に注液口を設け、この注液口か
ら試料液体を一定流量で連続的に導入し、試料液体を容
器から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定す
るようにしたので、常に新しい試料液体の表面が出現
し、その動的表面張力を測定することができ、試料液体
の動的な表面状態を評価することができる。
my型表面張力計の容器に注液口を設け、この注液口か
ら試料液体を一定流量で連続的に導入し、試料液体を容
器から溢れ出させながら、その表面の表面張力を測定す
るようにしたので、常に新しい試料液体の表面が出現
し、その動的表面張力を測定することができ、試料液体
の動的な表面状態を評価することができる。
【0011】
【実施例】まず、従来周知の垂直板法(Wilhelm
y法)による表面張力の測定原理を簡単に説明する。図
6に断面図を示すように、シャーレー等の容器11に試
料液体12を入れ、その中に液体12と濡れ性がよく接
触角0°(この要件は必ずしも必要ないが、簡単のため
0°とする。)のプレート13の先端を垂直に浸漬し、
プレート13に上方に張力Pをかけておく。プレート1
3の重量をM、プレート13の浸漬深さをh、プレート
13の水平断面の面積をs、プレート13の水平断面の
周囲の長さをL、液体12の密度をρ、表面張力をγと
すると、上向きの力(張力+浮力)と下向きの力(重力
+表面張力)が次の式(1)のように均衡する。
y法)による表面張力の測定原理を簡単に説明する。図
6に断面図を示すように、シャーレー等の容器11に試
料液体12を入れ、その中に液体12と濡れ性がよく接
触角0°(この要件は必ずしも必要ないが、簡単のため
0°とする。)のプレート13の先端を垂直に浸漬し、
プレート13に上方に張力Pをかけておく。プレート1
3の重量をM、プレート13の浸漬深さをh、プレート
13の水平断面の面積をs、プレート13の水平断面の
周囲の長さをL、液体12の密度をρ、表面張力をγと
すると、上向きの力(張力+浮力)と下向きの力(重力
+表面張力)が次の式(1)のように均衡する。
【0012】 P+shρg=Mg+Lγ ・・・(1) この式(1)を変形して、試料液体12の表面張力γが
式(2)のように求まる。
式(2)のように求まる。
【0013】 γ=(P+shρg−Mg)/L ・・・(2) 実際の測定法としては、例えば、表面張力γ0 の標準液
体(例えば、純水)についてhとP0 の関係を求めてお
き、次に、測定する液体に対して浸漬深さhのときの張
力Pを求め、浮力を同じとして、次の式(3)によりそ
の液体の表面張力γを求める。
体(例えば、純水)についてhとP0 の関係を求めてお
き、次に、測定する液体に対して浸漬深さhのときの張
力Pを求め、浮力を同じとして、次の式(3)によりそ
の液体の表面張力γを求める。
【0014】 γ=γ0 −(P0 −P)/L ・・・(3) 以上の垂直板法により測定される表面張力は、液体試料
が静止しているときの静的表面張力である。本発明にお
いては、この垂直板法を変形して動的表面張力を測定可
能にする。
が静止しているときの静的表面張力である。本発明にお
いては、この垂直板法を変形して動的表面張力を測定可
能にする。
【0015】図1は本発明による動的表面張力測定方法
を実施するための装置の概念図であり、試料液体2を入
れる容器1と液体2と濡れ性がよく液体2中に浸漬され
るプレート3を用いる点は、従来の垂直板法の場合と同
様である。本発明においては、注液口4から容器1中に
試料液体2を所定流量で導入し続け、容器1上端から液
体2を溢れさせながら常に新しい表面を出現させ、その
表面の表面張力を測定するようにしている。そのため
に、ポンプ5によりボトル6に入ったインキ等の試料液
体2を配管7を介して注液口4へ連続的に送るようす
る。流量調節は、配管7に設けた流量調節弁8により行
う。なお、ボトル6中の界面活性剤は静止状態では表面
に集中するため、配管7の導入口の高さによっては調製
濃度の試料液体2が送られない可能性があるので、ボト
ル6中の試料液体2は攪拌装置10により常に攪拌され
て均一濃度にされている。
を実施するための装置の概念図であり、試料液体2を入
れる容器1と液体2と濡れ性がよく液体2中に浸漬され
るプレート3を用いる点は、従来の垂直板法の場合と同
様である。本発明においては、注液口4から容器1中に
試料液体2を所定流量で導入し続け、容器1上端から液
体2を溢れさせながら常に新しい表面を出現させ、その
表面の表面張力を測定するようにしている。そのため
に、ポンプ5によりボトル6に入ったインキ等の試料液
体2を配管7を介して注液口4へ連続的に送るようす
る。流量調節は、配管7に設けた流量調節弁8により行
う。なお、ボトル6中の界面活性剤は静止状態では表面
に集中するため、配管7の導入口の高さによっては調製
濃度の試料液体2が送られない可能性があるので、ボト
ル6中の試料液体2は攪拌装置10により常に攪拌され
て均一濃度にされている。
【0016】このようにすると、容器1中で液体2が流
れ続け、液体2の種類によっては、液体2がほぼ均一に
混合されてその表面に界面活性剤の分子等が集中し難く
なり、プレート3に加わる表面張力の大きさは液体2が
静止しているときの値と異なり(一般には、小さくな
る。)、また、その値は液体2の流量によって変化す
る。なお、表面張力を安定して測定するには、容器1の
上端が水平でスムーズな縁によって開口していることが
望ましい。
れ続け、液体2の種類によっては、液体2がほぼ均一に
混合されてその表面に界面活性剤の分子等が集中し難く
なり、プレート3に加わる表面張力の大きさは液体2が
静止しているときの値と異なり(一般には、小さくな
る。)、また、その値は液体2の流量によって変化す
る。なお、表面張力を安定して測定するには、容器1の
上端が水平でスムーズな縁によって開口していることが
望ましい。
【0017】具体例として、市販のWilhelmy型
表面張力計の容器に、図1のような配置の注液口を設
け、定量吐出装置を用いて界面活性剤を含む水を送っ
た。試料液体が容器から溢れ出た後、Wilhelmy
のプレート(図1のプレート3)をその液に浸漬し、動
的表面張力を測定した。この測定結果を図2、図3に示
す。図2は、界面活性剤として、花王(株)のペレック
スOT−P(P−OTP)を図示の割合で純水に加えた
場合の流量に対する表面張力を示したものであり、図3
は、界面活性剤として、3M社のフロラードFC−95
(FC−95)を図示の割合で純水に加えた場合の同様
な表面張力を示したものであり、何れにも純水の表面張
力も示してある。図2、図3から、何れの界面活性剤の
場合も、静的表面張力(流量:0ml/min)に対し
て、動的表面張力は大きく、試料液体の供給速度に依存
し、供給速度が速いほど動的表面張力は上昇することが
分る。しかも、界面活性剤の種類により供給速度に依存
する割合が異なり、図2に比較して図3の界面活性剤を
用いた場合、動的表面張力が速度が上がるとすぐに上昇
してしまい(濃度0.02%の場合参照)、コーティン
グにあまり適さないことが予測できる(実際にもその通
りであった。)。
表面張力計の容器に、図1のような配置の注液口を設
け、定量吐出装置を用いて界面活性剤を含む水を送っ
た。試料液体が容器から溢れ出た後、Wilhelmy
のプレート(図1のプレート3)をその液に浸漬し、動
的表面張力を測定した。この測定結果を図2、図3に示
す。図2は、界面活性剤として、花王(株)のペレック
スOT−P(P−OTP)を図示の割合で純水に加えた
場合の流量に対する表面張力を示したものであり、図3
は、界面活性剤として、3M社のフロラードFC−95
(FC−95)を図示の割合で純水に加えた場合の同様
な表面張力を示したものであり、何れにも純水の表面張
力も示してある。図2、図3から、何れの界面活性剤の
場合も、静的表面張力(流量:0ml/min)に対し
て、動的表面張力は大きく、試料液体の供給速度に依存
し、供給速度が速いほど動的表面張力は上昇することが
分る。しかも、界面活性剤の種類により供給速度に依存
する割合が異なり、図2に比較して図3の界面活性剤を
用いた場合、動的表面張力が速度が上がるとすぐに上昇
してしまい(濃度0.02%の場合参照)、コーティン
グにあまり適さないことが予測できる(実際にもその通
りであった。)。
【0018】さて、本発明に基づく動的表面張力測定方
法装置は、容器より溢れ出る試料液体ができるだけ対称
で、常に新しい表面が形成され、測定の再現性が安定し
ていてよいことが望ましい。そのためには、図4に断面
図を示すように、容器1′として、円筒状でその上端が
水平な円形縁によって開口しているものを用い、注液口
4を容器1′の底の中心に設けたものを用いるのが望ま
しい。
法装置は、容器より溢れ出る試料液体ができるだけ対称
で、常に新しい表面が形成され、測定の再現性が安定し
ていてよいことが望ましい。そのためには、図4に断面
図を示すように、容器1′として、円筒状でその上端が
水平な円形縁によって開口しているものを用い、注液口
4を容器1′の底の中心に設けたものを用いるのが望ま
しい。
【0019】また、測定面における試料液体2が1方向
に流れる条件で測定する必要がある場合は、図5に断面
図を示すように、容器1″として長方体状のもので、そ
の長い1側面で開口しているものを用い、その一方の短
い側面側から試料液体2を供給し、反対側の上短縁から
1方向に試料液体2が溢れるようにしたものを用いるの
が望ましい。この場合、供給された試料液体2を均一に
混合するために、図示のような液体を上下に蛇行させて
乱流を消す混合手段9を注液口4側に設けることが望ま
しい。
に流れる条件で測定する必要がある場合は、図5に断面
図を示すように、容器1″として長方体状のもので、そ
の長い1側面で開口しているものを用い、その一方の短
い側面側から試料液体2を供給し、反対側の上短縁から
1方向に試料液体2が溢れるようにしたものを用いるの
が望ましい。この場合、供給された試料液体2を均一に
混合するために、図示のような液体を上下に蛇行させて
乱流を消す混合手段9を注液口4側に設けることが望ま
しい。
【0020】以上、本発明の動的表面張力測定方法及び
装置の実施例について説明したが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、試料
液体を循環して流すようにすることにより、必要な試料
溶液をより減少させることができる。
装置の実施例について説明したが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。例えば、試料
液体を循環して流すようにすることにより、必要な試料
溶液をより減少させることができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の動的表面張力測定方法及び装置によれば、市販のWi
lhelmy型表面張力計の容器に単に注液口を設け、
試料液体を一定流量で連続的に送液するようにすること
により、簡単な装置で、試料溶液をあまり用いずに、種
々の流量で、使用状態に近い条件で、正確に、かつ、簡
単に各種試料液体の動的表面張力を測定することができ
る。
の動的表面張力測定方法及び装置によれば、市販のWi
lhelmy型表面張力計の容器に単に注液口を設け、
試料液体を一定流量で連続的に送液するようにすること
により、簡単な装置で、試料溶液をあまり用いずに、種
々の流量で、使用状態に近い条件で、正確に、かつ、簡
単に各種試料液体の動的表面張力を測定することができ
る。
【図1】本発明による動的表面張力測定方法を実施する
ための装置の概念図である。
ための装置の概念図である。
【図2】本発明の測定方法による測定結果の1例を示す
図である。
図である。
【図3】他の例の測定結果を示す図である。
【図4】本発明の動的表面張力測定方法装置の1実施例
の断面図である。
の断面図である。
【図5】他の実施例の動的表面張力測定方法装置の断面
図である。
図である。
【図6】従来の垂直板法による表面張力の測定原理を説
明するための断面図である。
明するための断面図である。
1、1′、1″、11…容器 2、12…試料液体 3、13…プレート 4…注液口 5…ポンプ 6…ボトル 7…配管 8…流量調節弁 9…混合手段 10…攪拌装置
Claims (4)
- 【請求項1】 容器内に満たした試料液体中に上方に張
力をかけて固体プレートを浸漬して吊り下げ、前記張力
の大きさ、固体プレートの重量、及び、固体プレートに
かかる浮力の大きさから、表面張力を測定する方法にお
いて、前記容器に注液口を設け、この注液口から試料液
体を一定流量で連続的に導入し、試料液体を容器から溢
れ出させながら、その表面の表面張力を測定することを
特徴とする動的表面張力測定方法。 - 【請求項2】 試料液体を入れる上端が開口した容器
と、上方に張力をかけて吊り下げられこの容器中の試料
液体に浸漬された固体プレートとからなる表面張力測定
装置において、前記容器に試料液体を導く注液口と、こ
の注液口に試料液体を一定流量で連続的に吐き出す定量
吐き出し手段とが設けられていることを特徴とする動的
表面張力測定装置。 - 【請求項3】 前記容器が円筒状で、その上端が水平な
円形縁によって開口しており、前記注液口はその底の中
心に設けられていることを特徴とする請求項2記載の動
的表面張力測定装置。 - 【請求項4】 前記容器が長方体状で、その長い1側面
で開口しており、その一方の短い側面側に前記注液口が
設けられ、反対側の上短縁から1方向に試料液体が溢れ
るようになっていることを特徴とする請求項2記載の動
的表面張力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6623292A JPH05273108A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 動的表面張力測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6623292A JPH05273108A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 動的表面張力測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273108A true JPH05273108A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13309905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6623292A Pending JPH05273108A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 動的表面張力測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05273108A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114383979A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-22 | 四川大学 | 液滴法测量液体表面张力系数的方法 |
| CN114965179A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 中山大学 | 一种基于磁性小球的表面张力测量方法及系统 |
| JP2023130728A (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-21 | 三浦工業株式会社 | 洗濯機及び洗濯方法 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP6623292A patent/JPH05273108A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114383979A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-22 | 四川大学 | 液滴法测量液体表面张力系数的方法 |
| JP2023130728A (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-21 | 三浦工業株式会社 | 洗濯機及び洗濯方法 |
| CN114965179A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-08-30 | 中山大学 | 一种基于磁性小球的表面张力测量方法及系统 |
| CN114965179B (zh) * | 2022-06-17 | 2025-07-15 | 中山大学 | 一种基于磁性小球的表面张力测量方法及系统 |
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