Скорость осаждения
Под скоростью осаждения понимается скорость падения частицы вещества в однородной жидкости.
Многофазовые смеси (твердая/жидкость, жидкость/жидкая) могут разделяться механическим способом под воздействием силы гравитации (осаждение). Условием является то, чтобы отдельные компоненты имели разную плотность и не растворялись друг в друге (например, вода и масло).
Какие силы действуют на частицу?
На частицу, окруженную жидкостью (например, твердая частица, или капелька жира в воде, или капля воды в масле) действуют три силы (см. рисунок):
- Сила тяжести FG
- Выталкивающая сила FA
- Сила сопротивления FW
Силе тяжести FGпротивостоят выталкивающая сила FAи сила сопротивления FW. В зависимости от того, выше или ниже значение плотности частицы, чем жидкость, образуется постоянная скорость выталкивания или осаждения Vg частицы.
Расчет скорости осаждения
Скорость осаждения можно определить с помощью закона Стокса на основании баланса сил, если упрощенно допустить ламинарное обтекание.
В центрофугировании либо в поле центробежных сил применяется следующая формула для определения скорости осаждения:
Параметры, влияющие на скорость осаждения
На основании этой формулы выводятся параметры, имеющие существенное влияние на флотацию или скорость осаждения частиц:
Диаметр „d“ частицы: диаметр частицы вносится в формулу в квадрате. Чем больше диаметр (или радиус частицы), тем больше скорость осаждения частицы.
Разница плотности „Δρ“ между частицей и жидкостью: чем выше разница плотности частицы и жидкости, тем выше скорость частицы, и тем быстрее частица осаждается.
Динамическая вязкость „η“ смеси: чем ниже динамическая вязкость продукта, тем выше скорость осаждения частицы.
Источник
[1] Klaus Luckert: Handbuch der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung,1-е издание 2004
[2] Horst Kuchling: Taschenbuch der Physik; Fachbuchverlag Leipzig, 16-е издание 1996