Седиментация

Седиментация - оседание частиц дисперсной фазы, обратная седиментация - всплывание частиц.

На каждую частицу в системе действует сила тяжести и подъемная сила Архимеда:

Fg = mg = vgr и FА = vgr0 (7.18)

где r, r0 - плотность частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды,m - масса частицы, v - объем частицы, g - ускорение свободного падения.

Эти силы постоянны и направлены в разные стороны. Равнодействующая сила, вызывающая седиментацию, равна:

Fсед = F g - FА = v(r - r0)g (7.19)

Если r>r0, то частица оседает, если наоборот, то всплывает.

При ламинарном движении частицы возникает сопротивление - сила трения:

Fтр = Вu (7.20)

В - коэффициент трения, u - скорость движения частицы.

Сила, действующая на частицу во время движения:

F = Fсед - Fтр = vg(r - r0) – Вu (7.21)

С ростом скорости при достаточно большом коэффициенте трения наступает момент, когда сила трения достигает силы, вызывающей седиментацию и движущая сила будет равна нулю. После этого скорость движения частицы становится постоянной:

u = vg(r - r0)/В (7.22)

Выражение для силы трения можно представить в виде закона Стокса:

В = 6phr и Fтр = 6phru (7.23)

Подставляя уравнение 7.22 в 7.21 и выражая объем частицы через ее радиус, получим:

Зная величины, входящие в уравнение, легко можно найти радиус частиц дисперсной фазы

Способность к седиментации выражают через константу седиментации:

Sсед = u/g (7.24)

Явление седиментации широко используется в различных отраслях промышленности, в том числе часто применяется для анализа дисперсных систем.

Дата добавления: 2015-08-17