загрузка...
загрузка...
На головну

Осадження (відстоювання). швидкість осадження

  1. GroupBox1 Caption Швидкість
  2. Вплив умов грунтоутворення на характер і швидкість гумусообразования
  3. Закон руху поршня. Швидкість і прискорення
  4. Як порахувати швидкість карти
  5. Коефіцієнт фільтрації можна таким чином можна висловити як швидкість фільтрації при напірному градієнті рівному одиниці.
  6. Початкова швидкість кулі
  7. Звернення швидкість обігу грошей

Осадження застосовується для грубого поділу суспензій під дією сил тяжіння. Цей процес проводиться в апаратах, званих відстійниками. Для розрахунку відстійників необхідно розрахувати швидкість осадження, тобто швидкість руху твердих частинок в рідині.

Для виведення формул розрахунку швидкості осадження розглянемо рух твердої частинки кулястої форми в нерухомій рідини під дією сил тяжіння. Якщо частка осідає під дією сил тяжіння, то швидкість її руху в рідині спочатку зростає через прискорення вільного падіння. Одночасно зі збільшенням швидкості частки зростатиме опір середовища її руху, тому прискорення частинки буде зменшуватися і через деякий час стане рівним нулю. При цьому настає рівновага діючих на частку сил, і вона буде рухатися рівномірно з постійною швидкістю, яка і є швидкістю осадження.

Розглянемо сили, що діють на осаджувати частку в рідини (рисунок 4.3).

За другим законом Ньютона

 . (4.3)

 
 


Малюнок 4.3 - Сили, що діють на частку при її русі у в'язкому середовищі:

 - сила тяжіння;

 - Сила Архімеда (підйомна);

 - Сила опору середовища;

Ми розглядаємо дрібні частинки. Вони дуже швидко починають рухатися рівномірно з постійною швидкістю. Тому можна прийняти, що  , Тобто розгону часток майже немає або їм нехтують ( )

 . (4.4)

 , (4.5)

 , (4.6)

де  - Діаметр частинки; індекс «  " - частинка, "  »- Рідина.

 . (4.7)

 , (4.8)

де  (Дзета) - коефіцієнт опору;

 - Динамічний напір або кінетична енергія

омивання одиниці об'єму;

 - Проекція частки на площину, перпендикулярну напрямку її

руху. Оскільки частка - куля, то  - Площа її поперечного перерізу.

Визначення швидкості осадження. Підставами вираження (4.7) і (4.8) в (4.4)

 . (4.9)

 , Звідси (4.10)

 . (4.11)

Для того, щоб розрахувати за формулою (4.11) швидкість осадження необхідно знати величину  . коефіцієнт опору  залежить від режиму обтікання частинки рідиною. У логарифмічних координатах залежність  від  має вигляд, представлений на малюнку 4.4. Розрахунок швидкості за рівнянням (4.11) проводять тільки методом проб і помилок в наступному порядку:

1. задаються режимом осадження;

2. підставляють в формулу (4.10) відповідає режиму вираз замість ;

3. з отриманого рівняння розраховують швидкість осадження;

4. по швидкості визначають значення критерію Рейнольдса і режим осадження;

5. якщо режим вийшов інший, то заново перераховують швидкість.


Малюнок 4.4 - Вид залежності коефіцієнта опору від критерію Рейнольдса для різних режимів осадження частинки (в логарифмічних координатах).

Розглянутий вище метод розрахунку швидкості осадження не дуже зручний і тривалий. Тому для зручності використання в розрахунковій практиці Лященко запропонував інший метод. За цим методом швидкість виражається з критерію Рейнольдса, зводиться в квадрат і підставляється в рівнянні (4.10) (  ).

 , (4.12)

,

 , (4.13)

Приймемо за критерій Архімеда вираз

 , (4.14)

Фізичний сенс критерію Архімеда полягає в тому, що він враховує співвідношення сил тяжкості, в'язкості і сили Архімеда.

Отримаємо критеріальне рівняння для розрахунку швидкості осадження:

 (4.15)

Порядок розрахунку швидкості осадження за методом Лященко.

1. Розраховуємо значення критерію Архімеда за виразом (4.14).

2. По  визначаємо режим осадження і вибираємо формулу для розрахунку коефіцієнта опору  . Це можливо, тому що відповідно до критерійному рівняння (4.15) між и  є однозначна відповідність. Але критерій Архімеда, на відміну від  , Не залежить від швидкості осадження, а визначається тільки геометричними розмірами частинки і властивостями матеріалу частинки рідкого середовища.

Ламінарний режим руху

При ламінарному русі, що спостерігається при невеликих швидкостях і малих розмірах тел або при високій в'язкості середовища, тіло оточене прикордонним шаром рідини і плавно обтікає потоком (рисунок 4.5  ). Втрата енергії в таких умовах пов'язана в основному лише з подоланням опору тертя. критерій Рейнольдса .

 
 


Малюнок 4.5 - Рух частинки в рідкому середовищі при різних режимах: ламинарном (  ), Перехідному (  ) І турбулентному (  ).

для ламинарного режиму осадження  , Підставимо в вираз (4.15)

;  ; при .

Таким чином, якщо  <2, то  <36 - ламінарний режим осадження (обтікання частинки).

Перехідний режим руху

Зі збільшенням швидкості руху тіла все більшу роль починають грати сили інерції. Під дією цих сил прикордонний шар відривається від поверхні тіла, що призводить до зниження тиску за рухомим тілом в безпосередній близькості від нього і до утворення безладних місцевих завихрень в даному просторі (рисунок 4.5  ). При цьому різниця тисків рідини на передню (лобову) поверхню тіла, зустрічає оточуючий потік, і на його задню (кормову) поверхню все більше перевищує різницю тисків, що виникає при ламінарному обтіканні тіла.

для перехідного режиму осадження  , Підставимо в вираз (4.15)

 ; при .

Т.ч., якщо 2 <  <500, то 36 <  <83000 - перехідний режим.

Турбулентний режим руху

при  роль лобового опору стає переважаючою, а опором тертя можна знехтувати. За часткою виникає вихрова доріжка (турбулізація), малюнок 4.5  . Настає автомодельний режим. коефіцієнт опору .

при турбулентному режимі осадження

 > 83000 і  > 500.

3. Підставами в формулу (4.15) (  ) Відповідає режиму вираз для  і розрахуємо значення .

4. Розрахуємо швидкість осадження за висловом .

Розрахована швидкість - швидкість осадження одиночної частинки кулястої форми. В реальних умовах частинки мають складну форму (відмінну від кулястої) і осадження - колективний процес, тобто стиснуте осадження. В результаті цього реальна швидкість осадження частинок відрізняється від розрахункової. Тому для визначення реальної швидкості необхідно до розрахункового її значенням ввести поправки:

 , (4.16)

де  - Дійсна швидкість осадження;

 - Коефіцієнт форми. Як правило,  <1. Для частинок круглої форми  = 1;

 - Коефіцієнт обмеженості осадження. Залежить від концентрації частинок в розчині. и  визначаються за довідником.



Попередня   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   Наступна

Процес теоретичної сушки | Процес дійсної сушки | Де - ступінь покриття теплових втрат в сушильній камері. | Порядок побудови процесу дійсної сушки на - діаграмі. | сушильного агенту | Процес сушіння з частковою рециркуляцією відпрацьованого повітря | Форми зв'язку вологи з матеріалом | Практичний розрахунок сушарки | конструкції сушарок | Класифікація методів розділення |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати