Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
Частица твердой фазы неправильной формы оседает всегда медленнее, чем эквивалентная ей по объему сферическая частица диаметром йэ.
Ввиду того, что экспериментально определить объем частицы трудно, можно рассчитывать d3, исходя из величины удель*
86
Таблица 2-3. Значения коэффициента Б0 для частиц,различной формы в зависимости от числа Аг
Форма частиц
Аг-10-» округлая угловатая продолговата я пластин- чатая
15 O', 805 0,68 0,61 0,45
20 0,8 0,678 0,595 0,441
40 0,79 0,672 0,59 0,433
100 0,755 0,65 0,564 0,42
200 0,753 0,647 0,562 0,408
400 0,74 ¦ 0,635 0,56 0,392
ой поверхности по формуле
— с
О'
уд
<2.136)
Влияние формы частицы учитывают, вводя в фрмулы для •^определения скорости осаждения сферической частицы (2.123), •• .(2.127), (2.128) поправочный коэффициент Е0. Величина этого 'коэффициента зависит от коэффициента сопротивления части-Я, т. е. от режима осаждения и от геометрии частицы. vr Для определения скорости осаждения несферической частицы по величине йэ определяют значение Аг (соотношение 2.131). Расчет проводят по формуле
foe — Е0 .
Ly
(2.137)
В формулу подставляют значения Е0 и Ly, определяемые по известному Аг из табл. 2-3 и рис. 2-20 соответственно.
Можно пользоваться для нахождения значения числа Ly кривыми 2, 3, 4, 5 рис. 2-20. В этом случае скорость осаждения вычисляют по формуле (2.132).
Если необходимо определить диаметр частицы неправильной формы, следует, разделив скорость, определенную по уравнению (2.132) на коэффициент Е0, найти значение voc для сферической частицы и далее вести расчет, как это указано на -с. 82.
Осаждение в центробежном поле
Разделение суспензий осаждением в центробежном поле проводят в тех случаях, когда разность плотностей твердой и жидкой фаз положительна. Центробежная сила создается либо в результате тангенциального ввода суспензии (гидроциклоны), либо при раскручивании жидкости, находящейся во вращающемся роторе (центрифуги, сепараторы).
На частицу твердой фазы суспензии, находящуюся в центробежном поле, кроме гравитационной силы Fg и архимедовой
чтЛЗ
Fa = -Q-Ap} (2.138)
87
действует центробежная сила |р13]
nd*
^ц = —0~Рт/ (2.139)
Здесь /=ш2г — ускорение поля центробежных сил.
Различие для выражения Fa в уравнениях (2.120) и (2.138) обусловлено действием центробежного поля на жидкую фазу суспензии.
Направления действия сил Fg и Fn чаще всего взаимно перпендикулярны. Однако, так как F^^Fg, последней можно пренебречь. Если принять, что осаждающаяся частица вращается с той же угловой скоростью, что и жидкость, то кориолисовой поворотной силой инерции также можно пренебречь.
В процессе центробежного осаждения частица движется вдоль радиуса. Из уравнений (2.138) и (2.139) следует, что силы fa И F* действующие на находящуюся в центробежном поле частицу, зависят от радиуса вращения г и при центробежном осаждении непрерывно возрастают. Поэтому, строго говоря равновесие сил, действующих на частицу, при центробежном осаждении не может наступить, так как всегда будет соблюдаться условие
Fb-Fa>F (2.140)
Максимально возможную скорость центробежного осаждения можно найти, приравняв движущую силу к силе сопротивления, т. е. обратив неравенство (2.140) в уравнение и решив его, как это было сделано для случая гравитационного осаждения.
= (2.141)
Подставив в это уравнение значение фактора сопротивления, получим выражение для определения скорости центробежного осаждения для ламинарного (2.142) и турбулентного режимов (2.143)
d*Ap „
С'ос.ц = ~jg^ <ОаГ - VocFt’
»оо.ц= 1>75 J/^ iozr = vocVFt'
Здесь Fr'= — фактор разделения.
8 S
Для переходного режима известно [10), что
о ,о55 W,»
‘’ос.ц — и>1000 р0,ав^0,4в
Заметим, что соотношения, описывающие закономерности осаждения в центробежном поле, сходны с соответствующими
(2.142)
(2.143)
(2.144)
88
^отношениями гравитационного осаждения. Различия заключатся лишь в том, :что в первом случае в формулы входит цент-^бежное ускорение, а во втором — ускорение силы тяжести, учетом изложенного выше запишем выражения чисел Архимеда и Лященко для центробежного осаждения
*>№. .... (2.145)
Аг„
- (o*r = ArFr' t^ocP* Ly
jiApcoV Fr'
(2.146)
1роизведение этих чисел равно произведению чисел Архиме-и Лященко для гравитационного осаждения
Агц1.уц = Re8
оэтому для расчетов процесса центробежного осаждения мож-гШю пользоваться рис. 2-20 и безразмерными уравнениями, приеденными в табл. 2-2, подставляя в них значения Агц, Ьуц. При этом не следует забывать, что >в формулах ускорение свобод-эго падения необходимо заменить на центробежное ускорение. Сравним процессы гравитационного и центробежного ускорения. Кризис ламинарного осаждения наступает'при значении :исел Rei« 1,6; Arj«30 (рис. 2-20 и табл. 2-2). Переходу к Турбулентному осаждению соответствуют значения: Re2=4,2*
4-102, Аг2^6-Ю4.
Определим предельные размеры частиц [d] i и [d]2, для которых применимы законы свободного осаждения Стокса и "Ньютона — Риттингера. Из уравнения (2.133), задавшись значением числа Аг, имеем для гравитационного осаждения (2.147) И (2.148), а для центробежного осаждения (2.149) и (2,150).
