Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
В противоположность указанным работам было установлено [60], что в случае полидиоперсных высококонцентрированных суспензий кварцевого стекла, содер-
103
жащих определенное количество крупной (свыше 50 мкм) фракций, экспериментально установленная скорость осаждения последней оказалась в тысячи раз меньше, чем из расчета по Стоксу. Характерно, что с уменьшением размера частиц эта разница увеличивается. Для объяснения столь большой разницы в экспериментальной ;и стоксовской скорости осаждения частиц допускали, что для крупной фракции, находящейся в высококонцентрированной суспензии, последнюю можно условно считать дисперсионной .средой. Принимая в уравнении (48) вместо ро и ц соответственно плотность и вязкость суспензии, получили результаты значительно более близкие к экспериментальным. Из этого следует, что скорость осаждения крупных частиц в полидисперсной суспензии определяется ее вязкостью и плотностью.
На рис. 45 показан логарифм скорости осаждения частиц в зависимости от их гидравлически эквивалентного диаметра по Стоксу, экспериментальным данным
5*>
1
70 100 130 160 I
Размер частий,, мкм
г
3
рис. 45. зависимость логарифма скорости осаждения частиц от их размера (по диаметру) при плотности суспензии кварцевого стекла 1,86 г/см1:
1 — значения, рассчитанные по стоксу; 2 — то же, по предложенной трактовке уравнения стокса; 3 — экспериментальные данные
и по предложенной трактовке уравнения Стокса [60]. Видно, что разница между экспериментальной и расчетной скоростью (кривые 2 и 3) с увеличением размера частиц уменьшается. Обусловлено это, возможно, явлением загустевания суспензии, которое в большей мере
104
сказывалось при определении скорости осаждения частиц меньшего размера. Вязкость и плотность суспензии являются, таким образом, основными факторами, с помощью которых можно регулировать устойчивость суспензий. В качестве примера влияния этих факторов па рис. 46 показаны кривые накопления' осадка в средне-дисперсных суспензиях различной плотности (при высоте столба суспензии 450 мм).
На рис. 47 показана зависимость логарифма скорости осаждения различных групп фракций в среднедисперс-ной суспензии в зависимости от ее плотности (кривые /—3). На этом же рисунке показана рассчитанная с учетом указанного допущения скорость осаждения для фракций 63 и 160 мкм." Видно, что в области концентраций, показанных на рисунке, скорость осаждения может меняться на несколько порядков. Характерно, что уменьшение скорости осаждения аналогично повышению вязкости суспензий с их концентрацией. Как следует из рисунка, экспериментально полученные скорости осаж-ления крупных частиц (кривые 2—3) по сравнению с расчетными (кривые 4, 5) существенно отличаются. Отмечающиеся при этом еще меньшие скорости осаждения, чем следует по расчету, вероятно, обусловлены следующим. При стесненном падении частиц становится существенным восходящий поток суспензий, вытесняемый значительным объемом оседающих частиц; частицы соударяются между собой. В результате этих изменчивых и сложных воздействий извилистость пути частицы значительно возрастает. Еще 'большее влияние оказывает тот факт, что суспензия по мере осаждения частиц существенно сгущается и, таким образом, оказывает постепенно возрастающее сопротивление. Кроме того, вязкость суспензии в процессе эксперимента, продолжающегося от 5—8 до 80—200 ч, может существенно повышаться (явление загуете.вяния). Частично это обусловлено и тем. что гидравлически эквивалентный диаметра зерен оказывается меньшим, чем ситовой, принятый в -данном случае для расчета [75].
Характерно, что разница между экспериментальной и расчетной скоростью осаждения частиц увеличивается по мере роста плотности суспензии. Так, если в области малых значений рг эта разница составляет около порядка, то при повышении Рг до 1.90—1,95 г/см3 достигает двух порядков. В случае дальнейшего повышения рс эта
105
300
240
180
120
у-!
/~2
3 у •
4-
10
20
30
40
50
ВО
¦гч
Рис 46. Кривые накопления толщины слоя осадка для сред неднсперюных суспензий кварцевого стекла различной плотности: /—1,65 г/см3; 2—1,77 г/см3; 3—1,88 г/ом3; 4—1,90 г/см3
5 5
/5 —
3 — - ч, N \ \
\ у, \
\*
1,5
Кб
',7 1,8
Ро г/см3
19
Рнс. 47. Зависимость логарифма скорости осаждения частиц различного размера от плотности суспензии: /—315 мкім; 2—160 мкм; 3—63 мжм; 4 — данные, раосчятанные для частиц 160 мкм; 5 — то же, для частиц 63 мкм
106
разница возрастает еще более стремительно, и суспензии постепенно превращаются в практически полностью устойчивые даже при введении в «их существенного (до 10—20%) количества фракции 0,63—1,0 мм.
Таким образом, предложенная [60] для случая вы-сококонцентрированных керамических суспензий трактовка уравнения С токе а может быть рекомендована для оценки скорости осаждения частиц в 'большом интервале их концентраций. Она дает несравненно более близкие результаты, чем это следует по Стоксу. К примеру, экспериментально полученные скорости осаждения частиц размером 160 мкм при рс = 1,93 г/см3 оказались в 160 000 раз меньше, чем по Стоксу, и в 90 раз меньше, чем по предложенной формуле [75].
