Жидкости

Пусть восходящий поток жидкости движется со скоростью U, равномерно распределенной по его сечению (рис.4.6). Частицы, движущиеся относительно жидкости со скоростью v, будут иметь относительно сосуда, в котором движется жидкость, скорость U-v. Поэтому при U-v>0, они будут транспортироваться потоком наверх, а при U-v<0 – осаждаться. Для более крупных частиц (рис.) и они будут перемещаться вниз, а для более мелких частиц и они будут потоком жидкости перемещаться вверх. Граничная крупность определяется из соотношения .

Рис. 4.6. Осаждение частиц в вертикальном потоке жидкости

Частицы со скоростью осаждения меньшей скорости восходящего потока будут этим потоком транспортироваться вверх, а частицы с большей скоростью будут осаждаться. Это создает предпосылки для сепарации по крупности частиц одинаковой плотности и сепарации по плотности частиц одинаковой крупности.

При массовом осаждении частиц наступают стесненные условия движения. Если скорость стесненного движения равна скорости восходящего потока (), то слой частиц будет во взвешенном состоянии и его коэффициент разрыхления равен , а объемная концентрация твердой фазы в нем . Плотность слоя составит:

.

Частицы со скоростью будут транспортироваться потоком вверх, а частицы со скоростью - концентрироваться в потоке, образуя вышеописанную взвесь. Частицы большей плотности будут иметь и большую скорость относительно жидкой среды, поэтому объемная концентрация таких частиц будет выше, чем частиц меньшей плотности, следовательно, будет выше и плотность слоя. Таким образом, создаются предпосылки для выталкивания из этого слоя частиц меньшей плотности наверх, где они создают слой из подобных себе частиц.

Частицы различной плотности в равномерном восходящем потоке жидкости образуют равновесные слои. Они располагаются так, что в нижней части взвеси будут частицы большей плотности, в верхней – меньшей.

Схематически этот процесс представлен на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Фазы процесса расслоения зернистой смеси по плотности в восходящем потоке жидкости: а) начальная; б) промежуточная; в) конечная. у(с) - зависимость распределения концентрации по высоте потока: 1 – для тяжелых частиц; 2 – для легких.