1. Корпус; 2- внутренний конус; 3- распределительный диск; 4- вентилятор;

2. 5- заслонка; 6- патрубок для удаления крупных частиц; 7- патрубок для удаления мелких частиц

Выведенные с потоком воздуха по патрубку 6 мелкие частицы направляются в циклон, где они осаждаются. Воздух из циклона при работе в замкнутом цикле возвращается в измельчитель или при работе в открытом цикле выбрасывается наружу.

Рис.4.63 Схема воздушно-проходного центробежного сепаратора:

1. Корпус; 2- внутренний конус; 3- патрубок для ввода исходного сырья; 4,5 – патрубки для отвода крупных частиц; 6- патрубок для вывода воздуха с мелкими частицами; 7- поворотные лопатки

IV. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Лабораторная работа № 1 Гравитационное осаждение шарообразных частиц.

1. Цель и содержание работы

Цель настоящей работы: изучение процесса гравитационного осаждения шарообразных частиц в различных средах. Задачей исследования может быть изучение влияния вязкости среды на скорость осаждения, плотности среды и частицы на скорость осаждения, температуры среды на интенсивность процесса.

На лабораторной установке студенты измеряют время осаждения частиц нескольких диаметров из различных материалов в различных средах, рассчитывают скорость осаждения, определяют режимы осаждения, исследуют влияние различных факторов на процесс. По результатам эксперимента делают выводы по работе.

2. Теоретические положения

Рассмотрим движение тела в жидкости на примере осаждения твердой частицы в неподвижной среде. При этом на тело будут действовать три силы (рис. 1): сила тяжести Р, выталкивающая сила А и сила сопротивления среды R.

,

Рис. 1. Действие сил на частицу движущуюся в неподвижной среде

; ;

где m - масса тела (частицы), кг;

m_L - масса жидкости в объеме тела, кг;

S - площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную направлению его движения, м²;

w - скорость осаждения частицы, м/с;

_L - плотность среды, кг/м³;

 - коэффициент сопротивления среды.

Если тело (частица) имеет сферическую форму и его диаметр d, а плотность , то тогда можно записать следующие выражения для сил, действующих на частицу:

;

;

. (1)

Если частица начинает падать под действием силы собственного веса, то скорость ее движения первоначально возрастает со временем. С увеличением скорости будет расти, согласно уравнению (1), сопротивление движению частицы и соответственно уменьшаться ее ускорение. В результате через короткий промежуток времени наступит равновесие: сила тяжести, под действием которой частица движется, будет равна силе сопротивления среды, и частица станет двигаться равномерно с постоянной скоростью. Скорость w такого равномерного движения частицы в среде называют скоростью осаждения.

Скорость осаждения можно найти из условия равенства силы, движущей частицу, и сил сопротивления среды:

или

,

откуда

. (2)

В выражение (2) входит коэффициент сопротивления , зависящий от режима осаждения, т.е. от значения критерия Re:

,

где _L - вязкость среды, Пас.

При Re < 2 имеет место ламинарный режим осаждения (область действия закона Стокса):

,

при 2 < Re < 500 - переходный режим:

,

при 500 < Re < 210⁵ - область развитой турбулентности (авто­модель­ный режим),  не зависит от Re:

 =0,44.

Подставляя указанные значения  в уравнение (2), находим выражения для скорости свободного осаждения частицы:

- при ламинарном режиме

, (3)

- при переходном режиме

, (4)

- при турбулентном режиме

. (5)

Для того, чтобы выбрать уравнение для расчета w, соответствующее данному режиму осаждения, необходимо предварительно знать значение критерия Re, в который входит искомая w. Поэтому для расчета скорости осаждения используют единую интерполяционную зависимость, связывающую критерии Re и Ar, для всех режимов осаждения:

. (6)

Рассчитав предварительно значение критерия Архимеда по формуле

, (7)

определяют величину критерия Re по формуле (6), а затем вычисляют скорость осаждения.