Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема: гидромеханические процессы. Осаждение в поле действия сил тяжести, массовых сил

ЛЕКЦИЯ №10

Цель работы:

  1. Ознакомить студентов с видами гидромеханических процессов.

Вопросы:

1.Общие положения

2. Кавитация и гомогенизация

 

Область гидромеханических процессов весьма широка, она включает многочисленные и достаточно разнородные процессы (технологические приемы) — соответственно назначению и осо­бенностям объектов. Гидромеханические процессы основаны на переносе импульса (количества движения) — именно этот признак объединяет указанные процессы в отдельную группу. Ко­нечно, и другие химико-технологические процессы используют перенос импульса, но превалирует там перенос иных субстан­ций (теплоты, вещества). Гидромеханические процессы в своем осуществлении и описании непосредственно базируются на закономерностях переноса импульса, устанавливаемых технической гидравликой. При описании гидромеханических про­цессов рассматриваются внутренняя, внешняя и смешанная за­дачи гидродинамики.

-1-

Процесс осаждения состоит в разделении суспензий, составленных из жидкостей и твердых частиц, на осветленную жид­кость и осадок. В более общем случае речь может идти также об эмульсиях (из несмешивающихся жидкостей) и некоторых других дисперсных системах (в частности, с газом в качестве сплошной среды). В идеале осветленная жидкость не должна содержать твердых частиц. Влажный осадок состоит из твердых частиц, в просветах между которыми находится (остается) то или иное количество жидкости.

В основе процесса осаждения лежит явление отстаивания. Это явление реализуется в поле каких-либо массовых сил: такие силы, действующие на единицу объема твердого материала (частиц) и жидкости, должны быть неодинаковы — в этом усло­вие разделения неоднородных систем методом осаждения. Условие разделения выполняется, когда плотности твердого материала (ТМ) рт и жидкости (Ж) р — различны: рт * р, обычно рт > р.

Состав суспензии, т.е. смеси ТМ и Ж (в общем случае — возможно, и газа) характеризуют относительной массовой кон­центрацией а. Если рассматривать 1 м3 смеси, то при порозности е масса ТМ в нем равна рт(1 — е), а масса жидкости — ре. Тогда концентрация а, равная отношению этих массовых количеств, выразится:

Производительности процесса осаждения могут быть представ­лены на основе исходной суспензии или осветленной жидкости (реже — осадка). Установим связь между этими производитель-ностями. Заметим: в идеале осветленная жидкость не должна содер­жать твердых частиц х = 0, значение Vx совпадает с полным количеством осветленной жидкости Уж); реально в случае не­полного осветления возможно ах > 0.

Полагая, что пространственный контур "К" на рис.5.1 охва­тывает разделяющий аппарат 1 (отстойник), запишем для еди­ницы времени материальные балансы: — по массовым жидкостным потокам:

Важнейшей характеристикой рассматриваемого процесса яв­ляется скорость осаждения. В общем случае речь идет о скорости стесненного осаждения (витания) wc.

 

причем порозность е определяется из (5.1) на основании началь­ной концентрации ТМ в суспензии (а').

Рис.. Схема осаждения (разделения суспензий):

а — монодисперсные суспен­зии, б — суспензии, содержащие частицы разных размеров;

/ — исходная суспензия (/м и /к — с мелкими и крупными частицами), // — осветленная жидкость, /// — осадок;

А, Б, В — начальная, про­межуточная и конечная фазы осаждения соответственно

Рассчитав Rec = wcd /v, находим искомую скорость wc. В ходе последующего анализа величина wc трактуется и используется как известное свойство системы ТМ — Ж.

Реально суспензия содержит частицы разных размеров (иногда — и плотностей); в ходе осаждения они движутся в жидкости с разной скоростью: более крупные и тяжелые — быстрее, более мелкие и легкие — медленнее. Скорость осажде­ния каждого сорта частиц может быть приближенно найдена по формуле (2.75). Приближенно потому, что в процессе осаждения частицы разных размеров и плотностей гидродинамически вза­имодействуют друг с другом, так что скорости их движения в той или иной мере выравниваются (в малой степени — в раз­бавленных суспензиях, в большей — в концентрированных, "густых"). Тем не менее рекомендуется вести расчет, ориенти­руясь на наиболее мелкие (и легкие) частицы в исходной сус­пензии. Такие частицы в своем движении все же отстают от крупных (и тяжелых):

— в отстойниках периодического действия, через некоторый промежуток времени после начала процесса, на границе с осветленной жидкостью образуется зона (рис.5.2, б), в которой находятся преимущественно мелкие (легкие) частицы; их осаждение происходит далее в соответствии с формулой (2.75), примененной для таких частиц;

— для отстойников непрерывного действия, где эффект выравнивания скоростей стесненного осаждения может быть заметным, расчет на основе наиболее мелких (легких) частиц приводит к несколько заниженным скоростям осаждения и производительностям, т.е. ошибка делается "в запас".

Разумеется, более точные значения скоростей осаждения для конкретных полидисперсных суспензий могут быть получены из эксперимента.

Теоретическая формула (2.75) получена (и пригодна) для сферических частиц одинакового размера.

Для удобства практических расчетов дифференциальная кривая мо­жет быть изображена в виде гистограммы — последовательности прямоугольных площадок, равновеликих площадям под соответ­ствующими участками кривой. На рис. 5.3, б показана инте­гральная кривая распределения: по ординате — накопленная час- мерами от минимального dmin до текущего d. Доля частиц в диапазоне диаметров от d' до d" (т.е. относительное количество данной фракции в смеси) выражается отрезком Ах на ординате этой кривой. Средний размер узкой фракции определяют как среднегеометрическую величину d = \d'd" (иногда прибли­женно — как среднеарифметическую из d'n d").

С помощью кривых распределения легко найти содержание каждой (скажем, достаточно узкой) фракции в смеси и осущест­вить пофракционный расчет процесса осаждения на основе средних диаметров фракций.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Тема 10: Подготовка кадров к инновационным процессам в образовании | Естественное осаждение
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1130; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.