4. Коагуляция частиц дисперсной фазы

181

Таким образом, общая расчетная зависимость для определения ско­рости стесненного осаждения должна быть аналогична зависимости, опи­сывающей скорость потока во взвешенном слое [уравнение (11,140)], т. е. выражаться функцией

R^eo. ст = f (Ar, е) (V.14)

Интерполяционное уравнение, применимое для всех областей оса­ждения, получено обобщением опытных данных и имеет вид, идентичный уравнению (11,140):

Аг е⁴’⁷³

Re₀, _ст = ^г (V.15)

18 + 0,6 К Аг е •

Критерии Re_{ft ст} и Аг выражаются согласно соотношениям (11,133) и (11,88, а).

Опредетив по уравнению (V, 15) критерий Re_{0i ст}, находят из выражения для Re_{0i ст} скорость стесненного осаждения w_CT.

Имеются также другие эмпирические уравнения для вычисления скорости стесненного осаждения. В расчетной практике пользуются, в частности, следующими формулами:

при е i> 0,7

w_CT = w_oce² ■ ю—^г-⁸² (^I-^e) (V.16)

при f. «g 0,7

0,123е³

w_CT = ш_ос ■ -1 ^ _е- (V, 1 ба)

где Шос — скорость свободно осаждающейся частицы, определяемая по уравнению (11,115).

Уравнения (V, 15), (V, 16) и (V, 16а) позволяют рассчитывать скорость стесненного осаждения w_CT (м/сек) в неподвижной среде шарообразных частиц одинакового размера относительно неподвижных стенок аппарата. При выводе этих уравнений не учитывалось влияние распределения ча­стиц по их размерам и форме на скорость осаждения. Поэтому при оса­ждении частиц нешарообразной формы величина w„, полученная по при­веденным выше уравнениям, должна быть умножена на поправочный коэффициент, меньший единицы,— так называемый коэффициент (Ьормы ф, ориентировочные значения которого приведены на ртр. 101. Однако для определения поправочного коэффициента, учитывающего влияние различия размеров одновременно осаждающихся частиц, до сих пор нет надежных данных. Влияние движения среды на скорость отстаи­вания, связанное с отклонениями падающих частиц от вертикального направления движения, также пока не поддается расчету, а принимается по опытным данным.

2. Коагуляция частиц дисперсной фазы

Йз рассмотрения уравнения (У,15), а также уравнений (V, 16) и (У,1ба) с учетом вы­ражения (11,115) можио заключить, что скорость стесненного осаждения частиц будет возрастать с увеличением размера частиц и их удельного веса, с уменьшением удельного веса среды и ее вязкости и с повышением степени разбавления суспензии. Однако изменять удельные веса твердых частиц и жидкости практически не представляется возможным, а разбавлять суспензии нецелесообразно, так как в процессе отстаивания необходимо полу­чать осадки с наибольшей плотностью.

Снижение вязкости среды при помощи химических реагентов нли путем нагревания значительно увеличивает затраты на проведение процесса разделения. Поэтому для уско­рения отстаивания часто укрупняют частицы дисперсной фазы, вызывая нх коагуля­цию под действием некоторых веществ. Коагуляция особенно желательна в тех случаях, когда осветляемую жидкость необходимо отделить от устойчивой взвеси весьма мелких или коллоидных частиц.

Коагуляция осуществляется путем добавления в разделяемую неоднородную систему веществ, разрушающих сольватированные оболочки и уменьшающих диффузионную часть двойного электрического слоя у поверхности взвешенных частиц. В результате этого между частицами возникают силы сцепления, приводящие к образованию агрегатов частиц, обла- дающях большей массой. Осаждение образующихся агрегатов происходит соответственно с большей скоростью, и процесс разделения существенно ускоряется.