Дисперсные системы
Дисперсные системы со всевозможной комбинацией фаз, различающихся природой и агрегатным состоянием, размером частиц и взаимодействием между ними, характеризует широкий спектр структурно-механических свойств
Общая зависимость напряжения сдвига Т от скорости деформации . y-
у = — для стационарных жидкообразных систем выражается степенной
функцией:
т = куп,
где к и п - параметры, характеризующие данную жидкообразную систему.
Приведенное двухпараметрическое уравнение известно под названием математической модели Освальда-Вейля
Твердообразные дисперсные системы подразделяются на бингамовские и небингамовские. Их поведение описывается общим уравнением Шведова-Бингама:
Tт = куn
Множество различных взаимодействий фаз в суспензиях можно объединить в три основные группы:
гидродинамическое взаимодействие между жидкостью и диспергированными твердыми частицами, приводящее к увеличению вязкой диссипации в жидкости;
межчастичное взаимодействие, способствующее образованию хлопьев, скоплений, агломератов или структуры;
столкновения частиц, вызывающие вязкостные взаимодействия.
Реологические свойства суспензий зависят от преобладания того или иного вида взаимодействия. От низких до средних концентраций дисперсной фазы возрастает значение гидродинамического эффекта; от средних до высоких концентраций увеличивается роль вязкостного взаимодействия частиц; при очень высоких концентрациях влияние столкновений частиц преобладает над влиянием гидродинамики.равновесное положение частиц из неоднородного вещества
Равновесное положение частиц из неоднородного вещества
У
частиц из неоднородного вещества,
например, у сростков, состоящих из
минералов различной плотности, центр
объема не совпадает с центром масс.
Рис. 4.3. Поведение частицы из неоднородного вещества: а) исходное положение; б) равновесное положение.Точка приложения силы тяжести совпадает с центром масс, а точка приложения выталкивающей силы Архимеда совпадает с центром объема частицы (рис. 4.3а). В этом случае возникает пара сил и момент, который поворачивает частицу до достижения равновесного положения (рис. 4.3б), при котором действующие силы расположены на одной вертикали и момент этой пары сил становится равным нулю.
Если такая частица будет находиться в движущемся вертикальном потоке жидкости, то она будет каждый раз занимать новое равновесное положение при изменении скорости и направления потока.
Особенности движения частиц разной крупности
При малых скоростях движения Re<3 минеральная частица покрыта пограничным слоем и выглядит как гидравлически гладкая. С увеличением скорости при Re>6 происходит отрыв пограничного слоя с движущегося зерна и начинает влиять его форма и шероховатость поверхности.
Поэтому в расчетную формулу для скорости при Re <3 следует вводить поправку к1, обусловленную поверхностными свойствами минералов, а при Re >6 - поправку к2 на форму зерен и шероховатость
Таким образом, с учетом поправок расчетная скорость движения минеральных зерен будет равна: v=vp/Ki
где ур - расчетное значение скорости.\
Осаждение в стесненных условиях
Анализ полученной зависимости для скорости перемещения частиц в суспензии показывает, что скорость отдельно взятой частицы определяется как ее крупностью и плотностью, так и объемной концентрацией всей твердой фазы, ее дисперсностью и распределением по плотности. В связи с этим, в зависимости от соотношения крупности и плотности самой частицы и частиц ее окружающих, а также их концентрации, скорость частицы будет изменяться не только по величине, но и по направлению.
При определенном сочетании гранулометрического состава, плотности полиминеральной твердой фазы и плотности рассматриваемой частицы, выражение для скорости стесненного движения частиц может приобретать как положительное, так и отрицательное значение.
При положительном значении этого выражения рассматриваемая частица будет осаждаться. При отрицательном - всплывать до тех пор, пока объемная концентрация окружающей ее твердой фазы не снизится до определенного значения.
1-
