- •Введение
- •1 Характеристика основных стадий технологического процесса
- •2 Классификация основных процессов
- •В. По способу организации
- •С. По изменению параметров процесса во времени
- •3 Материальный и энергетический балансы процессА
- •4 Интенсивность процесса
- •5 Виброреология дисперсных систем
- •6 Гидромеханические процессы
- •6.1 Внешняя задача гидродинамики
- •Потеря энергии в таких условиях связана в основномс преодолением сопротивления трения.
- •6.2 Осаждение частиц под действием силы тяжести
- •6.3 Смешанная задача гидродинамики
- •6.3.1 Гидродинамика слоя зернистого материала
- •6.4 Процессы образования неоднородных систем
- •6.4.1 Общая характеристика неоднородных систем
- •6.4.2 Методы получения неоднородных систем
- •6.5 Течение неньютоновских жидкостей
- •6.5.1 Основные понятия реологии
- •6.5.2 Идеальные законы реологии
- •6.5.3 Моделирование реологических свойств
- •6.6 Гидродинамика неньютоновских жидкостей
- •6.7 Вязкость жидких дисперсных систем
- •7 Методы формования
- •7.1 Формование литьем
- •7.2 Пластическое формование (экструзия)
- •7.3 Прессование
- •7.4 Виброформование
- •7.4.1 Основы виброреологии
- •7.4.2 Виброуплотнение
- •8.1 Измельчение в промышленности строительных материалов
- •8.1.1 Закономерности процесса измельчения
- •8.1.2 Кинетика измельчения
- •8.1.3 Влияние среды на процесс измельчения
- •8.1.4 Методы измельчения в технологии строительных материалов
- •8.2 Дробление материалов
- •8.3 Помол материалов
- •8.4 Классификация материалов
- •8.4.1 Механическая классификация
- •8.4.2 Способы выражения зернового состава материалов
- •8.4.3 Условия прохождения зерна через сито
- •8.4.4 Способы грохочения
- •8.4.5 Принципы подбора зернового состава материалов
- •8.5 Выбор дробильно-помольного оборудования
- •9 Перемешивание материалов
- •10 Тепловые и массобменные процессы
- •10.1 Общие сведения о тепловых процессах
- •10.2 Классификация тепловых процессов
- •10.3 Движущая сила тепловых процессов
- •10.4 Теплообмен при изменении агрегатного состояния
- •10.4.1 Теплообмен при конденсации паров
- •10.4.2 Теплообмен при растворении вещества
- •10.5 Внешний и внутренний теплообмен
- •10.5.1 Внешний теплообмен
- •10.5.2 Внутренний теплообмен
- •10.6 Массообменные процессы
- •10.6.1 Основные закономерности массообмена
- •10.6.2 Уравнение массопередачи
- •10.6.3 Массоперенос в капиллярно-пористых телах
- •10.6.4 Внутренний и внешний массообмен
- •10.7 Классификация теплообменных аппаратов
6.2 Осаждение частиц под действием силы тяжести
Законы движения двухфазных жидкостей (жидкость плюс взвесь твердых частиц) имеет большое значение в инженерной практике. В промышленности строительных материалов взвесенесущие потоки применяют при пневмотранспорте цемента, гидротранспорте бетонных смесей, сушке и обжиге сыпучих материалов во взвешенном состоянии др. технологических процессах.
Основные вопросы, интересующие инженера, - определение необходимой скорости транспортирования и потерь давления.
Особенности взвесенесущих потоков в значительной степени определяются характером обтекания твердых частиц потоком жидкости или газа. Пусть в вертикальной трубе диаметром D (рис.6.2) движется сферическая частица диаметром d (D >> d). Поток среды направлен снизу вверх. На частицу действует сила давления P, направленная снизу вверх, и сила тяжести G.
Рис. 6.2. Схема сил, действующих на частицу, находящуюся в восходящем потоке
В зависимости от соотношения этих сил частица может подниматься, опускаться или оставаться неподвижной. Условие равновесия будет наблюдаться при P =G. Это случай витания частицы.
Сила тяжести сферической частицы в жидкой среде определяется соотношением:
, (6.4)
где т – плотность частицы; ж – плотность жидкости.
Уравнение равновесия частицы имеет вид:
, (6.5)
откуда скорость витания частицы (скорость потока, при которой частица будет находиться в равновесии):
. (6.6)
В случае воздушных потоков с достаточной для инженерных расчетов точностью можно принять (т - ж) т, т.к. плотность воздуха очень мала по сравнению с плотностью твердого тела. В этом случае скорость витания частицы определяется по формуле:
(6.7)
В реальных взвесенесущих потоках необходимо в эти формулы внести поправки для учета влияния стенок трубы и соседних частиц:
(6.8)
где Ест – коэффициент стеснения, зависящий от соотношения d/D и объемной концентрации частиц в потоке.
Таким образом,
Тело в потоке жидкости будет находиться в состоянии равновесия (витать), если скорость витания равна скорости потока жидкости (wвит = w);
Тело будет двигаться по направлению движения жидкости, если скорость жидкости больше скорости витания частицы (wвит < w);
Тело будет осаждаться под действием силы тяжести, если скорость витания частицы больше скорости потока (wвит > w).
В системах пневмотранспорта для надежного перемещения материалов скорость движения воздуха обычно в 1,5-2 раза превышает скорость витания.
Максимальный размер частиц, осаждение которых происходит по закону Стокса, можно определить из соотношения:
, (6.9)
где - вязкость жидкости.
При Re 10-4 и когда d становится соизмеримым с длиной среднего свободного пробега молекул , на скорость осаждения очень мелких частиц начинает влиять тепловое движение молекул среды, приводящее к отклонению от закона Стокса. В этом случае в формуле (9) используется поправочный коэффициент K = f(/d).
Практика показывает, что при d 0,1 мкм пыль, находящаяся в воздухе, не осаждается, а наблюдается броуновское движение частиц.