Швидкість осадження

Визначимо швидкість осадження одиничної частки під час її руху:

де w₀ – швидкість осадження одиничної частки, при русі її не залежно від інших часток в необмеженому об’ємі (швидкість вільного осадження).

Зі збільшенням концентрації твердої фази суспензії опір середовища руху часток, що осаджується, починає залежати не лише від розміру та форми часток, але й від концентрації твердої фази в суспензії. Осадження в обмеженому об’ємі при великій концентрації твердої фази, коли сусідні тверді частки при русі доторкаються один одного, називається зтисненим осадженням. При зтисненому осадженні опір руху твердих часток складається з опору середовища та опору, що обумовлене тертями та ударами твердих часток один об одне. Внаслідок цього швидкість зтисненого осадження завжди менша швидкості вільного осадження тих самих часток.

Об’ємна доля рідини суспензії складає:

де V_р – це об’єм рідини в суспензії.

V_тв – об’єм твердих часток в суспензії.

В концентрованих суспензіях рідина рухається по хвилястим каналам між твердими частками і опір середовища є функцією ɛ, яку визначаємо Ф(ɛ).

Шар суспензії в апараті має площу основи F та висоту Н. Доля площі перерізу шару суспензій, що доступна для проходу рідини, дорівнює F·ɛ.

Шлях, пройдений в одиницю часу витісненою догори рідиною, або швидкість підйому рідини, складає:

,

де ω – швидкість руху твердих часток відносно рідині.

Ця швидкість дорівнює швидкості осадження ω₀ твердих часток

w₀ = ɛ·w

А в більш загальній формі, тобто для будь-якої області осадження, використовують наступну формулу.

w₀=w_вЕ²Ф(Е)

де ω₀ – швидкість вільного осадження в даній області осадження.

Розрахунок відстійників

В результаті відстоювання протягом τ секунд суспензія розділяється на шар згущеної суспензії (шламу) та шар освітленої рідини висотою h, метри. При поверхні осадження F м² об’єм отриманої освітленої рідини складає Fh м³. Відповідно об’єм освітленої рідини, отриманої в одиницю часу, дорівнює:

, м³/сек..

Тверді частки, що осаджуються зі швидкістю ω₀ м/сек, проходять в 1 секунду шлях, який дорівнює ω₀, а за τ секунд – ω₀τ. В той же час цей шлях дорівнює h метрів, тобто:

, м³/сек.

З рівняння бачимо, що продуктивність відстійника пропорційна площі поверхні осадження і не залежить від висоти відстійника, тобто площа поверхні осадження дорівнює:

, м².

Контрольні запитання

1. Що називають відстоюванням?

2. Проаналізуйте стадії відстоювання.

3. Що називають зоною зтиску того осадження?

4. Яку точку називають критичною?

5. Які розрізняють два типи суспензії?

6. Що називають швидкістю більшого осадження?

7. Яке осадження називають зтиснутим?

8. Як визначають об’ємну долю рідини в суспензії?

9. Як розраховують швидкість осадження?

10. Які параметри визначають при розрахунку відстійника?

1.4 Відстоювання (самостійне вивчення)

Мета:- розвинути у студента навики самостійної роботи з спеціальною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

• надати студентам загальне уявлення про устрій відстійників, їх типи та принцип дії.

Завдання: прочитати текст в підручники А.Н. Плановський, В.М. Рамм, С.З. Каган «Процессы и аппараты химической технологии» стр. 246-249. Скласти конспект згідно питань, приведених нижче. Відповісти на питання для самоконтролю.

Апарати, що застосовуються для розділення суспензій, називають відстійниками або згущувачами. Розрізняють відстійники періодичної та безперервної дії. Які типи відстійників безперервної дії Вам відомі, і особливості та основні параметри? Відповісти на ці питання за наступним планом.

1. Охарактеризувати, як працюють відстійники періодичної дії?

2. Що відомо про безперервно діючи відстійники?

3. Які переваги та недоліки кожного типу відстійників?

Склавши конспект, закрийте зошит та відповідайте на запитання.