6-маъруза. Mавзу: Турли жинсли системалар, классификацияси

Чўктириш жараёни ва қурилмалари.
Чўктириш усули суспензия, эмульсия ва чангли газларни ажратиш учун ишлатилади. Чўктириш тезлиги кичик бўлгани сабабли бу усул асосан турли жинсли системаларни бирламчи ажратиш учун қўлланилади. Чўктириш жараёни чангли газлар, суспензия ва эмульсиялар таркибидаги майда қаттик заррачаларнинг оғирлик кучи таъсирида қурилма тубига чўкишига асосланган. Чўктириш жараёни тиндирувчи қурилмаларда олиб борилади.
Чўктириш тезлигини аниқлаш учун алоҳида олинган шарсимон қаттик заррачаларнинг суюқлик муҳитида эркин чўкишини текширамиз. Бунда заррачага оғирлик кучи G, кўтариш кучи А ва муҳитнинг қаршилик кучи R таъсир этади (7.3- расм). Чўктиргичнинг харакатлантирувчи кучи ролини оғирлик ва кўтариш кучлари ўртасидаги фарқ яъни зарра чаларнинг суюқликдаги оғирлиги бажаради:

7.3- расм. Чўкаётган заррачага таъсир қилаётган кучлар:
G — оғирлик кучи; А — кўтариш кучи; R — қаршилик кучи;
d — заррачанинг диаметри;ω_з — заррачанинг эркин чўкиш тезлиги.

бу ерда d — заррача диаметри, м; g — оғирлик кучи тезланиши, м/с²; ρ_қ — заррача зичлиги, кг/м³; ρ_м — муҳит зичлиги, кг/м³.

Муҳитнинг қаршилиги R заррача йўналишига қарама-қарши бўлиб, ишқаланиш ва инерция кучидан таркиб топган. Ламинар оқимда ишқаланиш кучи инерция кучига нисбатан катта бўлади. Стокс қонунига кўра ламинар режимида шарсимон заррачанинг чўкишида муҳитнинг қаршилик кучи R қуйидаги тенглама билан топилади:

бу ерда μ — муҳитнинг динамик қовушоқлиги, Па.с; ω_э — заррачанинг эркин чўкиш тезлиги, м /с.

Чўкаётган заррача дастлаб тезроқ чўкади, бир оздан сунг муҳитнинг қаршилик кучи харакатлантирувчи кучга тенглашганда ўзгармас тезлик билан бир хилда чўка бошлайди. Шу ўзгармас тезлик чўкиш тезлиги дейилади. Демак заррача ўзгармас тезликка эга бўлганда Р = R бўлади. Р ва R нинг қийматини
тенглаштириб қуйидагиларни оламиз:

бу ердан чўкиш тезлиги

Бу (7.3) тенглама Стокс тенгламаси деб юритилади ва Re ≤ 2 бўлганда ишлатилади.
7.4- расмда қаттик шарсимон заррачанинг суюқликдаги харакати кўрсатилган. Тезлик ва заррачанинг ўлчами кичик бўлганда ёки муҳитнинг қовушоқлиги катта бўлганда, заррача суюқликнинг чегара қатлами билан қопланган бўлади, бундай ҳолатда оқим заррачани силлиқ айланиб ўтади (7.4- расм, а) Ламинар режимда оқимнинг энергияси асосан ишқаланиш қаршилигини енгишга сарфланади. Оқимнинг турбулентлиги ортиши билан (масалан, жисм харакати тезлигининг кўпайиши) инерция кучларининг таъсири кўпая бошлайди. Ушбу кучлар таъсирида қаттик заррача юзасидаги чегара қатлам узилади, оқибат натижада заррачанинг орқа томони атрофида тартибсиз маҳаллий уюрмалар пайдо бўлади (7.4- расм, б) Рейнольдс критерийси маълум қийматларга эга бўлгандан сўнг, яъни ривожланган турбулент режимда (74- расм, в) ишқаланиш қаршилигини ҳисобга олмаса ҳам бўлади, чунки бунда асосий кучни заррачанинг олд томонидаги қаршилик ташкил этади. Бундай шароитда автомедел режими
бошланади. Ривожланган турбулентликда (яъни автомодел режимида) муҳитнинг қаршилик коэффициенти ўзгармас бўлади (ξ = 0,44 = соnst).