În practică de inginerie adesea trebuie să se confrunte cu mișcarea fluidului în două faze (lichid + solide în suspensie). Legile de mișcare astfel de lichide sunt, cu toate acestea, de o mare importanță.
In industria materialelor de construcție utilizate în suspensie purtătoare fluxuri pneumotransportare ciment, beton amestec Hydrotransport, uscarea și calcinarea materialului în vrac în suspensie și alte procese. Principalele probleme de interes pentru inginer - definirea vitezei necesare de transport și pierderea de presiune. Proprietăți fluxuri purtătoare de suspendare sunt determinate în mare măsură de natura fluxului de curgere în solide de lichid sau gaz. Să presupunem că într-un tub vertical cu un diametru D (vezi. Fig. 4.3) se deplasează de particule în formă de bile cu diametrul d. D >> d unde. de curgere a fluidului vâscos este îndreptat în sus. Acționează asupra particulelor fluxului forței de presiune F, îndreptată de jos în sus, și gravitatea G.
Figura 4.3 - Schema forțelor care acționează asupra unei particule în curentul ascendent
În funcție de raportul dintre aceste forțe particula poate fi ridicate, coborâte sau rămân staționare. Condiția de echilibru se va observa în cazul în care F = G. Acesta este cazul așa-numitelor particule Withania. Withania definesc viteza particulelor.
Particulele de greutate cu forțele de cântărire (flotabilitatea) mediu lichid
în care πd 3/6 = Vm - volumul particulelor; # 961; m - densitatea particulelor solide; # 961; f - densitatea lichidului;
g - accelerația gravitațională.
forța de presiune a fluxului este definit prin formula lui Newton (vezi. prelegerea anterioară). Echivalând forța presiunii debitului ecuației echilibrului gravitațional se obține
unde, de la viteza particulelor Withania, adică Viteza la care un flux ascendent particula este statistic la un nivel (este suspendat):
Evident că, în cazul în care debitul devine egal cu zero, atunci particula se va sedimenta la o viteză egală cu rata de Withania. În consecință, rata de depunere Withania și particule libere concepte echivalente. Astfel, ecuația (4.5) c la o rată cunoscută pentru a determina viteza sau Withania particulelor de depunere liberă în funcție de condițiile specifice ale problemei fiind rezolvată.
Un dezavantaj al acestei ecuații este incertitudinea coeficient aerodinamic c. depinde de numărul Reynolds, care, la rândul său, se calculează prin precipitare sau particule viteza liberă Withania.
Numai în regiunea laminar (domeniul de aplicare al legii lui Stokes, atunci când Re £ 2). în care coeficientul de rezistență C = 24 / Re. și ținând seama de faptul că:
unde m - vâscozitatea dinamică a mediului (aer = m × 1.82 × 10 -5 Pa sec); ecuația (4.5) devine:
În afara legii lui Stokes (4.5) este de obicei rezolvată prin selectarea sau grafic.
Atunci când se încadrează particule din aer, fără erori vizibile pot fi acceptate, deoarece densitatea aerului în comparație cu densitatea particulelor solide sunt foarte mici. În acest caz, formula (4.5) pentru rata de Withania simplificată:
În fluxurile reale purtătoare de suspensie în formula (4.5) și (4.7), este necesar să se introducă o corecție cont de influența peretelui tubului și particulele învecinate asupra vitezei de Withania
în care - viteza Withania în condiții înghesuit; Eating - factor etanșeității în funcție de raportul d / D și o concentrație volumică de particule din fluxul.
factor jena poate fi găsit prin formula empirică
unde # 946; - concentrația volumică a particulelor în fluxul.
In general, pentru a primi un raport în vrac concentrație de volum folosită fază discretă (particule solide) la sistemul total de două faze:
unde V2 și V1 - volumul fazelor discontinue și continue într-un sistem cu două faze.
Astfel, corpul în fluxul de fluid ascendent va fi în starea de echilibru (planare) în cazul în care rata de Withania vvit egală cu rata de deplasare v lichid. Corpul se va deplasa în direcția de mișcare a (curent de antrenare) lichid dacă vvit
În sistemele de transport pneumatice pentru material de încredere în mișcare viteza aerului este de obicei de 1,5 ... 2 ori viteza de Withania.
Dimensiunea maximă a particulelor, din care depunerea are loc pe legea lui Stokes, găsim înlocuind în formula (4.6) Valoarea vvit a numărului Reynolds, având
La valori foarte scăzute ale numărului Reynolds (), iar când diametrul d al particulelor devine comparabilă cu lungimea căii libere medii a moleculelor # 955;. rata de depunere de particule foarte mici începe să afecteze mișcarea termică a moleculelor mediului, ceea ce conduce la abateri de la legea lui Stokes. Apoi vvit fi împărțită la un factor de corecție k = f (# 955; / d).
Calculele arată că pentru praf microni în aer, nu este precipitat, dar a observat doar mișcarea browniană a particulelor sale.
Pierderi de presiune în fluxul purtătoare de suspensie poate fi găsit de ecuația Darcy-Weisbach:
unde # 955; cîntare - coeficientul de frecare hidraulică, atunci când se deplasează purtătoare de suspensie flux;
D - diametrul țevii; l - lungimea conductei.
Pentru calcule practice pneumatic și Hydrotransport Utilizate pe scară largă formula empirică
unde # 916; p și # 916; p1 - suspensie care transportă pierderea de presiune a fluxului de fluid și curat (gaz), respectiv; # 945; - coeficient empiric în funcție de tipul de material care este transportat, mărimea relativă a d / D (în care d - diametrul mediu al particulelor transportate; D - diametrul țevii) și viteza relativă v / vvit; x - concentrarea cheltuielilor, adică raportul dintre debitul masic al componentei discrete a debitului greutate dintr-un amestec de:
în cazul în care G2. G1 și G - debitul masic, respectiv faze discontinue, faza continuă și un amestec al acestora.