爱普生压电喷头行业资讯
2024-05-03
（2） 湍流区 103 （3） 式中 υt ——球形颗粒的自由沉降速度，m/s； d ——颗粒直径，m； δ ——颗粒密度，kg/m3； ρ ——流体密度，kg/m3； g ——重力加速度，m/s2； ξ ——阻力系数，无因次，与雷诺准数有关； μ ——流体的粘度，Pa·s。[next] 公式（1）,（2）和（3）分别称为斯托克斯（Stokes）公式、艾伦（Allen）公式和牛顿（Newton）公式，在滞流区，由流体的粘性而引起的表面摩擦阻力占主要地位。在湍流区,由流体在颗粒尾部出现边界层分离而形成漩涡所引起的形体阻力占主要地位，而流体的粘度μ对沉降速度υt已无影响。在过渡区，摩擦阻力和形体阻力二者都不可忽略。 自由沉降发生在流体中颗粒稀疏的情况下。因此,上述沉降速度公式的应用条件必须是容器的尺寸远远大于颗粒的尺寸（100倍以上）,以消除器壁对颗粒沉降产生显著的阻滞作用。其次必须是颗粒不过分细小,以防止颗粒因流体分子的碰撞而发生布朗运动，或从流体分子间漏过，从而达到高于计算值的沉降速度。此即当Re<10-4时（矿粒粒度达到0.1~0.5微米），斯托克斯公式不再适用的原因。 由细粒矿石构成的矿浆是一种悬浮液。在其沉降过程中,由于流体中伴随有紊流发生，小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下拖曳的趋势。微细矿粒的絮凝现象也会改变颗粒的有效尺寸。所以矿浆沉降脱水一般属于干涉沉降，其中大颗粒受干扰较大，其沉降速度减慢；而小颗粒因受拖曳，沉降速度相对加快。但是试验表明,对于固体粒度相差不超过6倍的悬浮液,其中全部粒子以大体相同的速度沉降。当选矿厂使用浓缩机脱水时,为了防止粒度过粗而“压耙”，一般需预先筛除矿浆中的+0.25~0.8毫米的矿粒，因而沉降过程中的干涉现象并不严重。再者，选矿产品脱水时，要求矿粒全部下沉，以获得澄清的液体。因此,矿浆沉降速度必须按沉砂中最小颗粒的沉降末速计算，一般采用适于较小的雷诺准数范围（滞流区内）的斯托克斯公式［式（1）］。其使用的粒度范围最高为Re≈1，约相当于直径为0.15毫米的矿粒在水中沉降的情况；最细约为0.5微米，即相当于悬浮液转变成胶体溶液之前的情况。当颗粒尺寸达到0.5微米以下时则失效。具体计算时，一般先假定沉降属于某一流型，譬如滞流，用与该流型相应的斯托克斯公式求υt，并按υt，计算Re值，检验所得的Ret值是否在1×10-4~1.0的范围内。如果超出此范围,则应另设流型,改用相应的其他公式求υt，直到按求得的υt所算出的Ret值恰与该公式所适应的Ret值范围相符为止。此外,也可采用避免试差的摩擦数群法借助于ξ—Re关系曲线经过转换的曲线计算沉降速度。 选矿产品一般由经破碎磨矿后的非球形自然粒子构成,其沉降时颗粒所受到的阻力除受前述诸因素的影响外,还与其形状密切相关。其球形度（颗粒的表面积与同体积的球体表面积之比），愈小，对应于同一Re值的阻力系数ξ愈大,沉降速度相应变慢。这一影响随Re值的增大而逐渐变大。但在滞流区内球形度对阻力的影响并不显著。根据对自然形状石英粒子的实测数据统计，斯托克斯公式用于细粒选矿产品沉降速度计算时,须乘以颗粒的形状系数K(即矿粒沉降末速与同体积同重量的球体沉降末速之比)。不同形状矿粒的K值大致为:圆滑形0.78；多角形0.72；长方形0.67；扁平形0.52。 2.沉降过程 含有大小不同的矿粒的悬浮液在沉淀时，较粗的矿粒最先沉降到容器的底部，细小的则形成浑浊液,沉降速度较慢。在较浓的矿浆中，或当使用凝聚剂时，由于矿粒的凝聚，较大的矿粒带动较小的矿粒沉降,此时上层澄清的液体量逐渐增加,容器中的矿浆逐渐出现分层现象,即由上至下分成四个区,且矿粒的大小和沉淀的浓度由上往下逐渐增加，如图1所示。图中A区为澄清区，其固体颗粒含量低，颗粒之间的内聚力小；B区为沉降区，其浓度与开始沉降前的悬浮液相同。此区间的固体粒子含量增多,彼此间的内聚力大于固体颗粒沉降时所受的阻力；C区为过渡区，该区内的固体颗粒间的内聚力增大,固体颗粒含量相应增高；D区为压缩区，固体间的内聚力更大，浓度更高，颗粒间的粘滞性亦增大。随着沉淀过程的进行,D区和A区逐渐增加,而B区则逐渐减少以至消失,这时C区也随着消失。此时矿浆处于沉降过程的临界点状态。在临界点以后就只剩下A区和D区。图1 浓缩过程图 在连续作业的浓缩机中，矿浆不断的给入和排出,上述四个区总是存在的。所以矿浆的沉降速度是以沉降区的沉降速度来计算的。而浓缩产品的最终浓度,则由矿浆在压缩区停留的时间决定。压缩过程往往占用整个浓缩过程的绝大部分时间。当浓缩机的给料和排料速度一定时,浓缩机压缩区高度就决定了其底流排出的浓度大小。实践表明，压缩区的高度增加会使底流浓度提高。但由于压缩区矿浆呈变速沉降,沉降速度小，故一般不用增加压缩区的高度来提高底流浓度。因此,实际生产的浓缩机澄清区和沉降区总高度约为0.8~1.0米。压缩区的高度须经试验和计算确定。
