- •Внешняя задача гидродинамики Движение тел в жидкостях
- •Сопротивление движению тел
- •Осаждение частиц под действием силы тяжести
- •Движение жидкости через неподвижные зернистые и пористые слои
- •Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) слоев
- •Гидродинамика двухфазных потоков
- •Барботаж
- •Пленочное течение жидкостей
- •Разделение неоднородных систем
- •Разделение жидких систем Материальный баланс процесса осветления (разделения)
- •Отстаивание
- •Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Типы отстойников
- •Расчет отстойников
- •Фильтрование
- •Уравнение фильтрования
- •Производительности фильтров
- •Фильтровальные перегородки
- •Устройство фильтров
- •Расчет фильтров
- •Центрифугирование
- •Фактор разделения
- •Процессы в центрифугах
- •Устройство центрифуг
- •Разделение газовых систем
- •Характеристика различных способов
- •3. Отражательная перегородка. 4. Дверцы для очистки.
- •Электрическая очистка газов Физические основы процесса
- •Устройство электрофильтров
- •Коагуляция взвешенных-
- •Перемешивание в жидких средах
- •Способы перемешивания
- •Механическое перемешивание
- •Мощность мешалки
- •Выбор числа оборотов мешалки
- •Конструкции мешалок
- •Пневматическое перемешивание
- •Схемы процессов
Разделение жидких систем Материальный баланс процесса осветления (разделения)
Пусть разделению подлежит система, состоящая из вещества а – сплошной фазы и взвешенных частиц вещества b – дисперсной фазы.
(39)
Gсм, Gосв, Gос – количество исх. смеш., осв. жидкости, получ. осадка, кг;
хсм, хосв, хос – содержание вещества, масс. доли.
При отсутствии потерь вещества в процессе разделения уравнения материального баланса имеют вид:
по общему количеству:
по дисперсной фазе (веществу b):
(40)
Из этих соотношений:
(41)
Содержание взвешенных частиц в осветленной жидкости в осадке выбирается в зависимости от конкретных технологических условий.
Отстаивание
Отстаивание – процесс разделения смеси под действием гравитационных сил.
Рассмотрим процесс отстаивания: через некоторое время суспензия разделится на 4 слоя:
(рисунок)
1 – слой плотного осадка (шлака);
2 – слой сгущенной суспензии (зона стесненного осаждения);
3 – зона свободного осаждения;
4 – осветленная жидкость.
В зоне стесненного осаждения процесс сопровождается трением между частицами и их взаимными столкновениями. При этом более крупные увлекают за собой более мелкие и наоборот. В результате наблюдается уравнивание скоростей осаждения частиц. Такое осаждение называется коллективным или солидарным.
Частицы будут иметь одинаковую по сечению ω, тогда при уменьшении высоты скорость ↓. На нее влияют исходящие потоки жидкости, вытесняемой осаждающимися потоками.
При периодическом отстаивании высота отдельных зон изменяется во времени до момента полного расслоения неоднородной системы на осадок и осветленную жидкость. Это является следствием изменения скорости отстаивания wст=f( ).
В начальный момент осаждаются крупные частицы, вызывая обратный ток жидкости, затем после их осаждения скорость отстаивания возрастает до момента установления равновесия между весом и силой сопротивления среды. Далее (bс) осаждение идет с постоянной скоростью.
Наиболее медленная стадия – уплотнение осада, частицы находятся настолько близко, что затрудняют вытеснение жидкости (сd).
Скорость стесненного осаждения меньше скорости свободного осаждения. Это объясняется тем, сто при стесненном осаждении частицы испытывают добавочное сопротивление среды и сопротивление, обусловленное трением и соударением с другими частицами.
С гидродинамической точки зрения стесненное осаждение аналогично верхнему пределу существующего псевдоожиженного слоя – свободному витанию, т.е. условие равномерного осаждения частиц в неподвижной среде идентично условию витания частиц в восходящем потоке.
Следовательно, закономерности стесненного осаждения удобно изучать при движении восходящего тока через неподвижный слой.
Скорость стесненного осаждения равна скорости потока среды через слой частиц, зависит от их концентрации. При содержании частиц, близком к «0» скорость стремится к максимальной скорости свободного осаждения.
Т.о.
(42)
ε – объемная доля жидкости в неоднородной системе:
Re0 – модифицированный критерий:
Для всех областей осаждения
(43)
Определив Ar, Re0, определяют wст.
Также можно определить wст по wос:
(44)
Эти уравнения применимы для расчета wст для частиц шарообразной формы одного размера в неподвижной среде относительно неподвижных стенок аппарата.
При осаждении частиц нешарообразной формы скорость уменьшается на коэффициент формы φ.
Влияние движения среды принимается по опытным данным.
Влияние различия размеров частиц также требует учета, однако нет достоверных данных.
Скорость свободного осаждения частиц также рассчитывается с использованием критерия Мищенко:
(45)
Для газа:
(46)