1.2.5. Осаждение полидисперсных твердых частиц в неподвижной жид­кости.

Типичный процесс осаждения частиц из первоначально однородной суспен­зии развивается следующим образом (рис.1.3).

Рис.1.2.

Зависимость критериев Re и Ly от критерия Аr для осаждения оди­ночной частицы в неподвижной жидкости.

1 и 6 - шарообразные частицы; 2 -округленные: 3 -угловатые; 4- продолговатые,

5 – пластинчатые.

В начале, во всём объёме содержится однородная двухфазная смесь В. При осаждении в верхней части появляется чистая жидкость А, а в основании плотный осадок D. Между областями В и D существует зона С, где концентрация частиц неравномерна. Если частицы имеют почти одинаковые размеры, то между слоями А и В образуется резкая граница, которая перемещается со скоростью оседающих частиц. Между областями В и С может существовать чёткая граница раздела, но может и не существовать.

Рис.1.3.

Типичное развитие процесса периодического осаждения:

а - физическая картина; б - высота поверхности раздела в функции от времени.

В конце концов верхняя и нижняя границы раздела сливаются и область В исчезает. После этого происходит медленное сжатие или уплотнение областей С и D до достижения максимальной плотности осевшего слоя.

Математическая теория подобного процесса разработана Кинчем. Согласно его воззрениям процесс отстоя может быть графически описан зависимостью j_fs oт α,

где: α - относительная доля дисперсной фазы в исходной смеси:

α= 1-ε (1.54)

j_fs - приведённая скорость частиц:

j_fs = v_c·(1-ε) (1.55)

где: v_s - средняя скорость движения частиц, в зависимости от условий может быть равна:

v_s = w_oc= = (1.56)

I вариант:

Возможен непосредственный скачкообразный переход от исходно­го значения α = α₀ к конечному значению α = α_∞

Для этого случая существует две возможные формы кривых (рис.1.4 и 1.5):

Рис 1.4.

Первый случай скачкообразного перехода концентраций.

Рис.1.5.

Второй случай скачкообразного перехода концентраций.

Их принципиальное отличие состоит в том, что в одном случае хорда, стяги­вающая значение α_∞, с точкой на кривой, отвечающей начальному значению α₀, пересекает данную кривую, а в другом случае кривая остается непересечённой.

Поверхность раздела зон А и В движется со скоростью, определяемой tgβ , а поверхность раздела зон В и D перемещается со скоростью, определяемой tg β'.

Дни второй формы кривой данный тип осаждения возможен только в случае, если α₀< α₁ или α₀> α₂, т.е когда хорда не пересекает кривую.