1.3 Материальный баланс процесса разделения
Считая, что неоднородная система, подвергаемая разделению (Gcм), разделяется на продукты, содержащие в основном дисперсионную среду (Gоч) и дисперсную фазу (Goc), получим баланс масс в виде:
Gсм = Gоч + Gос. (1.1)
Если концентрация дисперсной фазы в этих продуктах соответственно равна Ссм, Соч и Сос, баланс масс в дисперсной фазе запишется в виде:
GсмСсм = GочСоч + GосСос . (1.2)
Эффективность разделения
Э = GосСос. (1.3)
Приближение параметра Э к единице свидетельствует о все более эффективном протекании процесса разделения.
Эффективность метода разделения также можно определить и по степени очистки η (%) газа или жидкости следующим образом:
,
(1.4)
где Ссм – концентрация дисперсной фазы до разделения;
Соч – концентрация дисперсной фазы после разделения.
Как правило, предельно высокая эффективность не достигается. Например, в фильтрате обычно присутствуют частицы высокой дисперсности (малого диаметра), не задерживающиеся фильтрующими перегородками, осадок в осадительных устройствах оказывается влажным, а декантант содержит частицы, не успевшие осесть.
Показатель эффективности разделения используется для оценки совершенства оборудования и технологий разделения.
1.4 Классификация процессов разделения
Признаки, используемые для разделения НС, имеют общее свойство. Все они являются следствием наличия четких границ между дисперсной фазой и дисперсионной средой.
Если частицы дисперсной фазы являются твердыми, а дисперсионная среда жидкая или газообразная, то их разделение осуществляется в процессах фильтрования, осаждения, а также при воздействии массовых сил электрического и магнитного происхождения.
Процессы фильтрования, применяемые для разделения НС, используют свойство твердых частиц дисперсной фазы вести себя как самостоятельные изолированные образования, способные задерживаться фильтрующими перегородками.
Процессы осаждения используют архимедовы силы, действующие на частицы, имеющие границы. Частицы могут быть любого фазового состава и находиться в жидкой или газообразной дисперсионных средах. Архимедовы силы возникают в поле действия любых потенциальных сил: тяжести, инерции, электрических или магнитных. В поле сил тяжести и инерции архимедовы силы могут быть направлены в сторону действия потенциальных сил или против них в зависимости от знака разности плотностей частицы и окружающей среды.
Классификация процессов разделения неоднородных систем представлена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Классификация процессов разделения НС
2 Лабораторная Работа №1 (4 часа): «Осаждение в поле силы тяжести»
2.1 Цель работы
1. Экспериментально определить скорости осаждения твердых частиц в жидкостях в зависимости от размера частиц и физических свойств частицы и жидкости;
2. Построить график экспериментальных зависимостей Re = f(Ar) и Ly = f(Ar) для различных режимов осаждения;
3. Сравнить расчётные и теоретические зависимости wос=f(d).