История развития науки о процессах и аппаратах

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

Осаждение тяжелых частиц в жидкости или газе — это разделе­ние неоднородной системы по признаку различия плотностей. Процесс заключается в опускании более плотных частиц на твердые ограничивающие поверхности или во всплывании менее плотных частиц на зеркало жидкой дисперсионной среды под действием массовых сил: тяжести или инерции. Теоретической основой процесса осаждения служат закономерности движения сферических частиц в вязкой среде. Эти закономерности получают либо интегрированием уравнений Стокса движения вязкой несжимаемой среды, либо путем выявления критериальных зависимостей, описывающих явление, и экспериментального определения связей между входящими в них критериальными комплексами. Интегрирование уравнений Стокса для таких движений встречается с трудностями, связанными с их нелинейностью. Упрощения в виде приближенной линеаризации связаны с необходимостью последующих экспериментальных уточнений.

Физическая картина осаждения твердых частиц в жидкости такова. Под действием массовых сил (тяжести или центробежных инерционных) частицы преодолевают сопротивление среды и приобретают ускорение в направлении действия этих сил. По мере увеличения скорости возрастает и сопротивление движению частиц вследствие наличия вязкости и скоростного напора обтекающей среды. Когда силы, вызывающие осаждение, уравновешиваются силами сопротивления, скорость движения принимает постоянное и при этом максимальное значение.
В процессе осаждения на частицу сферической формы действует сила тяжести (Н)
G = m₄g,
где т_ч — масса частицы, кг; g — ускорение свободного падения; g = 9,8 м/с².
Масса частицы (кг)
m_ч = V_чр_ч,
где V, — объем частицы, м³; р_ч — плотность частицы, кг/м³.

Выражение для силы G имеет вид

D = (πD³/6)р_чg,
где D — диаметр сферической частицы.
Подъемную силу (Н), действующую на сферическую частицу, погруженную в среду (жидкость), рассчитывают аналогичным способом: