По приведённым данным (табл. 2.3) постройте кривую седиментации, рассчитайте и постройте дифференциальную кривую распределения по размерам частиц водной суспензии оксида титана различной дисперсности. Плотность воды при температуре 25 оС примите равной 0,998 г/см3, вязкость воды η = 0,89 мПа с; плотность TiO2 4,0 г/см3, высота столба жидкости Н = 0,125 м.
t, с т, мг t, с т, мг
55 15 1730 60
75 24 2555 68
142 32 3335 72
215 35 3875 74
285 42 12335 78
605 53 15815 82
1001 54 22475 83
Решение
По экспериментальным данным строим кривую седиментации (рис. 6) в координатах т∙(г) = f(t(c)).
Рисунок 6. Кривая седиментации частиц оксида титана
На кривой седиментации выбираем несколько точек и проводим к ним касательные до пересечения с осью ординат (рис.7).
Рисунок 7. Построение касательных к кривой седиментации
Запишем в таблицу значения приращения массы осадка за выбранные интервалы времени.
№ Время седиментации, t, с Масса осадка т∙106, кг Масса фракции ∆т∙106, кг Средний радиус частиц фракции r∙106, м Разность радиусов соседних фракций ∆r∙106, м Функция распределения (∆т/∆r) кг/м
1 285 42 32 4,80 - -
2 1001 54 11 1,50 3,3 3,3
3 1730 60 7 0,91 0,59 11,9
4 2555 68 6 0,69 0,22 27,3
5 3875 74 7 0,61 0,08 87,5
6 15815 82 13 0,41 0,20 65
7 22475 83 7 0,25 0,16 43,7
Радиус частиц каждой фракции вычисляем по формуле
ri=9∙H∙η∙∆mi2∙Q∙g∙ρ-ρ0∙ti,
где Н – высота столба жидкости, равна 0,125 м;
g – ускорение свободного падения, равно 9,8 м/с2;
η – вязкость жидкости, равна 0,89∙10-3 Па с;
∆тi – масса фракции, кг;
Q – масса всего осадка, равна 78∙10-6, кг;
ρ – плотность твёрдой фазы, равна 4000 кг/м3;
ρ0 – плотность жидкой фазы, равна 998 кг/м3;
t – время седиментации данной фракции, с.
r1=9∙0,125∙0,89∙10-3∙32∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙285=4,80∙10-6 (м);
r2=9∙0,125∙0,89∙10-3∙11∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙1001=1,50∙10-6 (м);
r3=9∙0,125∙0,89∙10-3∙7∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙1730=0,91∙10-6 (м);
r4=9∙0,125∙0,89∙10-3∙6∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙2555=0,69∙10-6 (м);
r5=9∙0,125∙0,89∙10-3∙7∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙3875=0,61∙10-6 (м);
r6=9∙0,125∙0,89∙10-3∙13∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙15815=0,41∙10-6 (м);
r7=9∙0,125∙0,89∙10-3∙7∙10-62∙83∙10-6∙9,8∙4000-998∙22475=0,25∙10-6 (м).
Строим дифференциальную кривую распределения частиц по размерам в координатах ∆т/∆r = f(r∙106) (рис.8).
Рисунок 8