ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика процесса осаждения из "Центрифуги для химических производств" Опыт подтвердил, что решение Стокса справедливо лишь при ламинарном режиме обтекания, которое имеет место при осаждении сравнительно мелких частиц. [c.75] Позже были сделаны попытки получения чисто теоретических решений задачи обтекания сферической частицы в условиях неламинарного обтекания. Однако эти решения лишь немного расширили пределы применимости формулы Стокса. [c.75] Экспериментальные исследования показали, что в области боль-, шой турбулентности сопротивление движению частицы пропорционально квадрату скорости. Эта зависимость, справедливая для осаждения крупных частиц большой плотности, известна в литературе как закон Ньютона—Риттингера. [c.75] Рэлей на основании экспериментальных материалов различных исследователей построил для сферических частиц график зависимости критерия сопротивления ф от критерия Рейнольдса Re обтекающего частицу потока. На графике имеется по крайней мере три области с различными законами осаждения частиц область вязкого сопротивления при Re 1, область инерционного сопротивления при R j 800 и переходная область, где движению частиц противодействуют как силы вязкости, так и силы инерции. Непрерывный характер кривой ф = / (Re,,) и наличие переходной области указывают на отсутствие резких скачков между областями ламинарного и турбулентного режимов. [c.75] Для установления кинетических закономерностей осаждения рассмотрим вначале процесс, протекающий в гравитационном поле. На осаждающуюся в гравитационном поле частицу действуют, как известно, сила тяжести, архимедова сила противодавления и сила сопротивления среды. В начальный момент частица движется с некоторым ускорением, которое постепенно уменьшается, и через определенный период времени скорость частицы достигает постоянной величины. Расчеты показывают, что при осаждении в гравитационном поле начальный период ускоренного движения ничтожно мал н практической роли не играет. [c.75] Критерий сопротивления ф должен вводиться в выражение (141) в зависимости от закона сопротивления. [c.76] Принимая во внимание законы сопротивления среды, на основании уравнения (141) можем сформулировать следующую кинетическую закономерность процесса осаждения скорость осаждения увеличивается с увеличением размера частиц и плотности материала частиц и уменьшается с увеличением плотности среды, в которой происходит осаждение, и увеличением вязкости этой среды. [c.76] Отмеченные кинетические закономерности процесса осаждения тяжелой частицы в гравитационном поле справедливы и при осаждении в поле действия центробежных сил. Однако процесс осаждения в центробежном поле имеет свои характерные особенности. [c.76] Легко показать, что при осаждении в поле тяжести действительная мгновенная скорость частицы ближе к предельной скорости, чем при осаждении такой же частицы в центробежном поле. Это характерное отличие кинетики процесса осаждения в поле центробежных сил обусловлено следующими обстоятельствами. [c.76] При осаждении частицы в гравитационном поле предельная скорость имеет постоянное значение, так как движущая сила (сила тяжести) постоянна. При осаждении частицы в центробежном поле движущая (центробежная) сила пропорциональна расстоянию частицы от оси вращения,,поэтому предельная скорость имеет переменное значение. При переменном значении предельной скорости стабилизирующее действие силы сопротивления сказывается слабее, чем при постоянной предельной скорости. [c.76] Вторым характерным отличием кинетики осаждения в центробежном поле является тот факт, что мгновенная скорость частицы не может достигнуть предельного значения даже при бесконечном возрастании времени осаждения. [c.76] Наконец, третье характерное отличие кинетики осаждения в цент робежном поле заключается в том, что на движение частицы вли 1ет ускорение кориолисовой силы инерции. Расчеты, выполненные нами, свидетельствуют о том, что формулой (142) можно пользоваться с достаточной-для практических целей точностью. Это также подтверждают данные расчетов, приведенные в работе [7]. [c.76] Вопрос о применимости закона Стокса в случае осаждения частиц в центробежном поле решается тем же путем, что и при осаждении в поле тяжести. Здесь только следует иметь в виду, что, в отличие от оса.ждения в гравитационном поле, где ускорение постоянно, при осаждении в центробежном поле ускорения в каждом конкретном случае могут быть различными. Вследствие этого частицы одного и того же материала и одинаковой крупности могут осаждаться по разным законам. [c.77] Зная величину Ьу,., по графику зависимости Ьу = / (Не ) находим число Ре , значение которого позволяет судить о том, какой закон осаждения имеет место в данном конкретном случае. [c.77] Формула (144) позволяет вычислить предельный размер частицы, выше которого закон Стокса дает заметные расхождения с опытом. [c.77] Как видно из формулы (146), при центрифугировании полидисперсной суспензии концентрация твердой фазы возрастает от нуля у поверхности радиусом Гц до Сх у поверхности радиусом Гр . [c.78] После центрифугирования в течение времени вместе с фугатом уносится некоторое количество твердой фазы, которая не успела осесть на обечайку ротора за данный отрезок времени. Отношение того количества твердой фазы к исходному называется относительным уносом твердой фазы с фугатом или просто относительным уносом и обозначается через е. [c.78] Здесь первый член правой части равен значению функции распределения Q (1) при d = к, т. е. представляет собой суммарное содержание в суспензии частиц размером от нуля до с1 , а второй член — количество твердой фазы с частицами тех же размеров, выпавшей в осадок за время центрифугирования. [c.78] Уравнение (147) отражает физический смысл процесса осадительного центрифугирования полидисперсной суспензии с периодичес КИМ отводом фугата. Однако это уравнение сложно и при практическом использовании требует численного интегрирования. [c.78] Независимо от значения т, которое на практике может быть меньше или больше единицы, значение коэффициента, стоящего перед Q (й ), всегда меньше единицы. [c.79] Вернуться к основной статье