Расчет отстойника. Рассчитать отстойник для сгущения водной суспензии

Определим значение критерия Архимеда (Ar) по следующей формуле:
Ar=dT3ρжg(ρт-ρж)μж
где dТ – диаметр частицы, м;
ρж – плотность чистой жидкости, кг/м3;
g – скорость свободного падения, м/с;
ρТ – плотность твердых частиц, кг/м3;
ρж – плотность чистой жидкости, кг/м3;
μж – вязкость жидкости, Па.
Ar=(30∙10-6)3∙1000∙9,81∙(2675-1000)(1,519∙10-3)2=0,192
Исходя из того, что Ar < 36, рассчитываем число Рейнольдса при осаждении частицы (Re) по следующей формуле:
Для ламинарного режима
Re=Ar18
где – критерия Архимеда
Re=0,19218=0,0107
По значению критерия Рейнольдса скорость свободного осаждения шарообразных частиц woc (м/с) составит по формуле:
wос=μжRedТρж
где μж – вязкость жидкости, Па.
Re – число Рейнольдса при осаждении частицы;
dТ – диаметр частицы, м;
ρж – плотность чистой жидкости, кг/м3.
wос=1,519∙10-3∙0,010730∙10-6∙1000=0,000542 м/с
Найдем плотность суспензии ρсм (кг/м3) по формуле:
ρсм=1xсмρТ+1-xсмρж
где хсм – содержание твердых частиц: в суспензии, кг/м;
ρТ – плотность твердых частиц, кг/м3;
ρж – плотность чистой жидкости, кг/м3.
ρсм=10,22675+1-0,21000=1143 кг/м3
Определим значение объемной доли жидкости в суспензии ε по формуле:
ε=1-xсмρсмρТ
где хсм – содержание твердых частиц: в суспензии, кг/м;
ρсм – плотность суспензии, кг/м3;
ρТ – плотность твердых частиц, кг/м3.
ε=1-0,2∙11432675=0,915
Исходя из того, что ε > 0,7, для расчета скорости стесненного осаждения wст (м/с) применяем формулу:
wст=wос∙ε2∙10-1,82(1-ε)
где ε – объемная доля жидкости в суспензии;
woc – скорость свободного осаждения шарообразных частиц, м/с.
wст=0,000542∙0,9152∙10-1,82∙(1-0,915)=0,000318 м/с
Затем находим поверхность осаждения F (м2), принимая К3 = 1,3 и считая, что плотность осветленной жидкости равна плотности чистой воды по формуле:
F=KЗGсмρо.св.∙wст∙xос-xсмxос-xосв
где Gсм – массовый расход сходной суспензии, кг/с;
К3 – коэффициент запаса поверхности ;
ρосв – плотность осветленной жидкости, 1000 кг/м3;
wст – скорость осаждения частиц суспензии, м/с;
хсм – содержание твердых частиц: в суспензии, кг/м.
хос – содержание твердых частиц: в осадке, кг/м.
хосв – содержание твердых частиц: в осветлённой жидкости, кг/м.
F=1,365003600∙1000∙0,000318∙0,5-0,20,5-0,0001 =4,43 м2
Ответ