1. Литературный обзор 1 Методы определения гранулометрического состава материала

• Название: 1. Литературный обзор 1 Методы определения гранулометрического состава материала
• Дата: 14.05.2022
• Размер: 5.43 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_731569.rtf
• Тип: Документы; #528588
• страница: 2 из 10

1.2 Методы расчета основных параметров дисперсных частиц в вязкой среде

Различные дисперсные материалы в вязкой среде ведут себя по-разному, но всё они подчиняются одному закону, который в процессе седиментации отделяет глинистую составляющую из-за разной скорости падения зерен в вязкой среде (чаще вода, спирт, глицерин и т.д.) по средством сил притяжения магнитного поля Земли и законов Стокса.

Расчет скорости падения шара в вязкой среде основан на приравнивании между собой сил, направленных в противоположные стороны: силы тяжести R₁, направленной вниз, и силы сопротивления R₂, ей противоположной.

Сила тяжести определяется по общеизвестной формуле:

где, d - диаметр шара;

с(част)- удельный вес частицы;

с(ср)- удельный вес окружающей его среды;

g - сила тяжести [9].

Закон Стокса справедлив лишь для частицы свободно падающей (ламинарный режим) в вязкой среде под действием собственного веса, поэтому стоит учитывать вязкость самой этой среды в математическом расчете.

Вязкость (внутреннее трение)- это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. При движении жидкости между ее слоями возникают силы внутреннего трения, действующие таким образом, чтобы уравнять скорости всех слоев. Возникновение этих сил объясняется тем, что слои, движущиеся с разными скоростями, обмениваются молекулами. Молекулы из более быстрого слоя передают более медленному некоторое количество движения (импульса), вследствие чего последний начинает двигаться быстрее, а первый - медленнее (по закону сохранения количества движения (импульса)).

Изменение количества движения говорит о наличии сил взаимодействия, в данном случае сил внутреннего трения. Действие этих сил проявляется в том, что со стороны слоя, движущегося быстрее, на слой, движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. И, наоборот, со стороны слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

При небольших скоростях движения жидкости сила внутреннего трения тем больше, чем больше площадь соприкосновения трущихся слоев, и зависит от того, насколько сильно различаются скорости этих слоев в направлении, перпендикулярном движению.

Движущуюся жидкость рассматривают как совокупность непрерывных плотно прилегающих друг к другу слоев, каждый из которых движется с постоянной скоростью. Слои могут иметь различную толщину и скользят относительно соседних, не перемешиваясь с ними. Такое течение жидкости называется ламинарным [10].

Отсюда вывод, что скорость падения шара (зерна) в вязкой среде подчиняется разным закономерностям в зависимости от того, происходит ли опускание зерен в условиях ламинарного или турбулентного режимов.

Для случая ламинарного режима выведенная общая формула скорости осаждения частиц в вязкой среде, имеет вид:

В таком виде обычно выражается формула Стокса.

Для случая турбулентного режима выведенная общая формула приобретает вид:

где, d - диаметр шара, см;

с(част)- удельный вес частицы, г/см² (среднее из 2,6 и 2,65);

с(ср)- удельный вес окружающей частицу среды, г/см² (для воды 1,00);

g - сила тяжести, 981 см/с²;

з - вязкость воды (берётся с учётом температуры воды).
В таком виде обычно выражается формула Риттингера.

Температура воды должна быть в пределах 15-20°С. При невозможности применять воду в указанных температурных границах необходимо делать пересчеты согласно таблице 1.
Таблица 1.1 - Влияние температуры на изменение условий отмучивания

Характеристика	Температура, ◦С
	0	10	20	30	40	50
Вязкость, мпз Время отстаивания, с Глубина осаждения, мм	0,017 500 75	0,015 400 95	0,01 300 125	0,008 240 155	0,006 180 210	0,005 150 250

Вода должна быть средней жесткости. При проведении анализов в разных районах из-за разной жесткости воды были полечены разные результаты. Влияние жесткости воды и концентрации едкого натра связано с изменением полноты отмывания. Примерное влияние концентрации NaOH на количество отмываемых глинистых составляющих приведено в таблице 1.1 (по опытам П.П. Берга).
Таблица 1.2 - Влияние концентрации NaOH на количество отмываемых глинистых составляющих,% [9]

Характеристика	Количество NaOH
	0	0,1	0,2	0,4	1,0
Количество глинистых составляющих Относительное увеличение количества глинистых составляющих	24,77 0,0	25,10 1,35	25,60 3,35	25,99 5,10	25,77 4,05

Все выше перечисленные методики расчётов, при учёте ламинарного режима осаждения частиц в вязкой среде, дают нам возможность расчета основных параметров частицы исследуемого материала, и посредством установления аналитической связи между диаметром зерна и его поверхностью (принимая за сферическую поверхность), мы можем рассчитать параметры всего материала, такие как: количество всех зерен материала в определенном объёме, вес всех зерен и суммарную поверхность материала в целом. Для этого нам необходимо более близко рассмотреть геометрию частиц материалов, и влияние генезиса и механоактивации на геометрические параметры частиц сыпучих материалов.