Отстаиван
ие
Отстаивание может быть свободным и стесненным .
Свободное отстаивание – осаждение при малой концентрации дисперс- ной фазы и отсутствии взаимодействия частиц между собой.
Стесненное отстаивание – осаждение при высокой концентрации частиц твердой фазы и взаимодействия частиц между собой.
Cкорость свободного осаждения (отстаивания)
Частица полностью погружена в жидкость частица в среде
Движущая сила процесса – разность плотностей. Под воздействием этой силы частица может двигаться с ускорением а.
При движении возникает сила сопротивления среды
где φ – коэффициент сопротивления; S – площадь;
После установления равновесия F=R
φ=f(Re,другие величины). Поэтому, непосредственно по вышеприведенной формуле определить скорость осаждения за один приём нельзя
Для определения скорости осаждения при различных режимах за один прием.
Поделим обе части уравнения на ν² и ρ:
(*)
- критерий Архимеда
Таким образом, (*) в критериальном виде будет следующим:
(**)
Таким образом, метод Лященко предполагает:
определение критерия Архимеда;
определение режима осаждения по критерию Архимеда;
определение φ по критериальному уравнению (**);
определение критерия Рейнольдса;
определение скорости осаждения из критерия Рейнольдса
Режимы осаждения
Ламинарный Re ≤2 , Ar ≤36, φ =24/Re.
- Закон Стокса
Переходный 2< Re <500, 36< Ar <8300,
Турбулентный Re≥500, Ar≥8300, φ=0,44
Вданном случае коэффициент сопротивления среды φ автомодельный по отношению к Re.
При турбулентном режиме за частицей возникают вихри и энергия тратится на преодоление лобового сопротивления, в то время как при ламинарном режиме частицы обтекаются плавно, основная энергия идет на преодоление силы трения.
Универсальная формула для любых режимов осаждения (приблизительно эмпирическая формула).
φ
ламин. перех. турбул.
Re
2500
Существуют графические варианты определения φ от Re, Ly, Ar. Для частиц неправильной формы скорость осаждения определяется с поправкой на коэффициент формы.
w‘=w∙K
При расчете скорости осаждения частицы в газовой среде формула для расчета скорости осаждения может быть упрощена, ρ→0.
Расчет скорости стесненного осаждения
w
b c
a d τ
ab – рассматривается установление равновесия между
bc – установившийся режим, при котором наблюдается коллективное осаждение частиц.
cd – скорость осаждения резко падает из-за взаимного влияния частиц. Происходит уплотнение осадка.
В случае стесненного осаждения Re=f(Ar,ε). ε - доля свободного объема.
Остальные расчеты проводятся аналогично по методу Лященко или по методу итераций.
Расчет производительности отстойника
суспенз
ия
h
l |
b |
Максимальная производительность в том случае, когда
где S -площадь поперечного сечения отстойника; F – площадь поверхности отстоя.
Конструкции отстойников
Конструкции подразделяются в зависимости от
принципа действия (периодические или непериодические);
назначения(для разделения суспензий, эмульсий и т.д.).