Реологические свойства сред гравитационного обогащения

Среды характеризуются следующими реологическими параметрами: плотностью, вязкостью, предельным сопротивлением сдвигу.

Плотность – отношение массы среды к занимаемому ей объёму.

Вязкость – способность жидкости оказывать сопротивление усилиям, вызывающим относительное перемещение её частиц. Вязкость характеризуется коэффициентом динамической вязкости.

За единицу вязкости в системе Гаусса принимают вязкость среды, в которой для поддержания градиента скорости , где dV и dh соответственно скорость и расстояние между двумя элементарными слоями жидкости.

Между двух элементарных слоёв, расположенных на расстоянии 1 см, на каждый квадратный сантиметр должна действовать сила, равная одной дине.

Единица вязкости в системе Гаусса – пуаз (П) зависит от плотности среды.

Сила, с которой среда сопротивляется, - сила трения.

S- площадь соприкосновения 2-х слоёв.

В результате внутреннего трения в вязких средах возникает касательное напряжение, которое определяется путём деления силы внутреннего трения на площадь соприкосновения 2-х слоёв.

В этом случае любое малое напряжение сдвига создаёт градиент скорости или приводит жидкость в движение. Такая жидкость называется Ньютоновской.

Кроме Ньютоновской жидкости существуют Ньютоновские жидкие среды:

1. Вязкопластические среды. В них взаимодействие между частицами приводит их к самопроизвольному сцеплению и образованию непрерывной структуры или отдельных агрегатов. Эти среды уже характеризуются некоторым предельным напряжением сдвига – τ статическое, после преодоления которого среда начинает течь.

коэффициент структурной вязкости

Закон Шведова-Бингома:

Динамическое напряжение сдвига τ₀ в отличии от τ_ст. представляет собой напряжение, необходимое для разрушения структуры в текущей воде.

Соотношение между τ₀ и τ_ст. определяется упругостью среды. Для упругих систем τ₀<τ_ст., τ₀ > τ_ст. - системы с преоладающими пластическими свойствами.

2.Псевдопластические среды. Подчиняются законам Ньютона, но и не обладают предельным напряжением сдвига. Для них при достаточно малых напряжениях сдвига характерно:

По мере увеличения напряжения сдвига вязкость (отношение напряжения сдвига к градиенту скорости) среды уменьшается. Частицы подобных сред имеют палочкообразную форму. И при их низких градиентах скорости ориентация частиц – хаотическая. При увеличении градиента скорости ориентация частиц изменяется в направлении течения потока, в следствии чего и уменьшается кажущаяся вязкость среды.

3.Дилатансионная система. С увеличением напряжения сдвига кажущаяся вязкость растёт. Тяжёлые суспензии разделяются на две группы:

1. Бесструктурные, в которых взаимодействие между частицами утяжелителей отсутствуют – малое содержание твёрдого, добавки нефтизаторов. По реологическому свойству такие суспенции приближаются к ньютоновским жидкостям.

2. Структурные суспенции, в которых частицы утяжелителя взаимодействуют друг с другом. По реологическим свойствам такие суспенции приближаются к вязкопластичным средам.

Структурные суспенции могут быть разделены на 3 типа:

1. Слабоструктурные (τ₀<3Па);

2. Структурные (3<τ₀<8Па);

3. Сильноструктурные (τ₀>8Па)