6-маъруза. Mавзу: Турли жинсли системалар, классификацияси

7.4 -расм. Қаттиқ шарсимон заррачанинг суюқликдаги харакати:
а — ламинар оқим; б — оралиқ режим; в — турбулент оқим.
Турбулент режимда ( Rе > 500 ) заррачанинг орқа томонида уюрма оқимлар пайдо бўлади ва шу билан биргаликда бир оз сийракланиш юз беради; бу ҳолат муҳит қаршилигининг кўпайишига олиб келади ва натижада заррачанинг чўкиш тезлиги секинлашади.

Турбулент режимда Rе > 500 бўлганда, инерция кучлари ишқаланиш кучларидан устун туради. Бунда қаршилик кучи R Ньютон қонунига кўра топилади:

бу ерда ξ — қаршилик коэффициенти; F — заррачанинг харакат йўналишига бўлган текисликка туширилган проекцияси.
Қаршилик коэффициентининг қиймати Rе нинг сон қийматига кўра аниқланади

Турбулент режим учун қуйидаги тенгликни ёзиш мумкин:

G, ξ ва F нинг қийматларини тенгламага қуйгандан сўнг чўкиш тезлигини аниқлаш учун қуйидаги тенгламани оламиз:

Шарсимон бўлмаган заррачаларнинг чўкиш тезлиги ω' қуйидагича аниқланади:

бу ерда φ — шакл коэффициенти.
Шарсимон заррачалар учун φ = 1 деб олинади. Шарга ўхшамаган бошқа заррачаларнинг шакл коэффициенти φ < 1 бўлади. Масалан: думалоқ заррачалар учун φ = 0,77; учбурчак шаклдаги заррачалар учун φ = 0,66; узунчоқ заррачалар учун φ = 0,58; пластинкасимон з аррачалар учун φ = 0,43.
(7.3), (7.5), (7.6) тенгламалар орқали эркин чўкиш тезлиги, яъни алоҳида олинган заррачанинг суюқлик ёки газ муҳитидаги эркин чўкиши аниқланади.
Ҳақиқий шароитда чўктириш жараёни маълум ҳажмда, қаттик
заррачаларнинг концентрациялари катта бўлганда олиб борилади. Бунда сиқилган ҳолатдаги чўкиш юз беради. Сиқилган ҳолатдаги чўкиш тезлиги ω_r эркин чўкиш тезлигидан кичик бўлади, яъни ω_r < ω_э чунки сиқилган ҳолатдаги чўкишда умумий қаршилик муҳитнинг қаршилиги ва заррачаларнинг бир-бирига ишқаланиши ҳамда урилиши натижасида ҳосил бўлган қаршиликлар йиғиндисига тенг бўлади.
Таҳминий ҳисоблашлар учун сиқилган ҳолатдаги чўкиш тезлигини (яъни ҳакикий чўкиш тезлигини) шарсимон заррача назарий чўкиш тезлигининг ярмига тенг деб олинади:

Нотуғри шаклга эга бўлган заррачалар учун ω_ξэни ҳисоблашда d нинг ўрнига dэ олинади:

бу ерда dэ — эквивалент диаметр; V — чўкаётган заррачанинг ҳажми.
Ҳамма режимлар учун сиқилган ҳолатдаги чўкиш тезлигини аниқлашда қуйидаги умумий тенгламадан фойдаланилади:

бу ерда
- Рейнольдс мезони;

- Архимед мезони;
- суюқликнинг суспензиядаги ҳажм жиҳатдан олинган улуши: V₀ — суюқликнинг суспензиядаги ҳажми, м³; V — қаттиқ заррачаларнинг суспензиядаги ҳажми, м³.
Сиқилган ҳолатдаги заррачанинг чўкиш тезлигини аниқлаш учун аввало А г ва е нинг қиймати топилади, сўнгра бу қийматлар (7.9 ) тенгламага қўйилиб, Ие нинг миқдори ҳисобланади. Кейинчалик Рейнольдс мезонидан чукиш тезлиги аниқланади:

(7.3), (7.5) ва (7.10) ифодадан кўриниб турибдики, чўкиш тезлигининг қийматини белгиловчи асосий катталиклар қаторига муҳитнинг қовушоқлиги ва қаттик заррачанинг ўлчами киради. Чўкиш жараёнини тезлаштириш учун кўпинча суспензиянинг температураси технология томонидан мумкин бўлган даражагача

қиздирилади, чунки температуранинг кўтарилиши билан қовушоқлик пасаяди, натижада чўкиш жараёни тезлашади. Бундан ташқари, чўкиш жараёнини тезлаштириш учун қаттик заррачаларни коагуляция қилиш ҳоли яхши натижа беради. Заррачаларнинг ўлчамини коагуляция йўли билан катталаштириш учун
одатда суспензияга коагулянтлар қўшилади. Суспензияга коагулянтлар қўшилганда молекулаларнинг ўзаро тортишиш кучлари таъсирида майда заррачалар бирлашиб, катта-катта конгломератлар ҳосил қилади, натижада чўкиш тезлиги кўпаяди. Коагулянтлар сифатида бентонитлар, сувда эрувчан электролитлар, полиакриламид, пектин ва бошқалар ишлатилади.