對(duì)于礦粒的沉降,可以認(rèn)為:若礦粒的密度和體積當(dāng)量直徑與外形顆粒相同時(shí),那么
由于形狀所引起的沉降速度的差別,可完全歸結(jié)到阻力系數(shù)的不同。因此,計(jì)算礦粒沉降
的阻力及沉降速度時(shí),式中的球體直徑d應(yīng)用礦粒的體積當(dāng)量直徑dv代替而阻力系數(shù)ψ也應(yīng)采用礦粒沉降時(shí)所得的實(shí)驗(yàn)值,即
當(dāng)個(gè)dv=d,球形顆粒與礦粒又是同一密度,即
式中Φ是礦粒沉降速度公式中的形狀修正系數(shù),或簡(jiǎn)稱形狀系數(shù)。也就是說(shuō),若用球體沉降速度的公式計(jì)算形狀不規(guī)則的礦粒沉降速度時(shí),必須引入一個(gè)形狀修正系數(shù)。若將形狀系數(shù)Φ與球形系數(shù)X作一比較,可以看出,兩者是很接近的。因此,在進(jìn)行粗略計(jì)算時(shí),可用球形系數(shù)X取代形狀系數(shù)Φ。這說(shuō)明了,使用形狀系數(shù)來(lái)表示物體形狀特征,在研究礦粒沉降運(yùn)動(dòng)時(shí),具有實(shí)際意義。
第五節(jié) 顆粒在垂直等速介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)
前面所討論的是顆粒在靜止介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但重力分選過(guò)程大都在具有垂直流動(dòng)(上升或下降)的介質(zhì)中進(jìn)行,即礦粒是在非靜止介質(zhì)中運(yùn)動(dòng),礦粒有運(yùn)動(dòng)速度,而介
質(zhì)也有運(yùn)動(dòng)速度,對(duì)這個(gè)問(wèn)題的分析,是向研究實(shí)際的分選過(guò)程又邁進(jìn)了一步。
為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化和便于討論,假定垂直流動(dòng)的介質(zhì)是等速介質(zhì)流,現(xiàn)對(duì)等速上升流和
等速下降流,分別加以分析。
一、顆粒在垂直等速上升介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)
顆粒在垂直等速上升介質(zhì)流中,受到的作用力主要有兩種,一是顆粒在介質(zhì)中的重力
G0,另一是當(dāng)顆粒與介質(zhì)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),
顆粒所受到的介質(zhì)阻力R。
假定顆粒自身的運(yùn)動(dòng)速度為v,等速上升介質(zhì)的流速為u a(見(jiàn)圖2-13a),則顆粒與介質(zhì)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度vc為
當(dāng)顆粒運(yùn)動(dòng)的加速度以時(shí),說(shuō)明作用在顆粒上的力G0和R是平衡的,顆粒的速度成為定值,這個(gè)定值速度稱為顆粒在垂直等速上升介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)末速,以v’0表示。
v’0=v0-ua
可見(jiàn),顆粒在垂直等速上升介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)末速v’0等于顆粒在靜止介質(zhì)中的沉降末速v0與介質(zhì)流速ua之差。
ua>v0時(shí),v’0為負(fù)值,顆粒將被上升流沖起而向上運(yùn)動(dòng);
ua<v0時(shí),v’0為正值,顆粒向下運(yùn)動(dòng);
ua=v0時(shí),v’0=0,顆粒在上升介質(zhì)流中呈懸浮不動(dòng)。
二、顆粒在垂直等速下降介質(zhì)流中的運(yùn)動(dòng)
顆粒在流速為ub的垂直等速下降介質(zhì)流中,以速度v向下運(yùn)動(dòng)(圖2-13b),顆粒與介質(zhì)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為vc。因討論是顆粒密度δ大于介質(zhì)密度ρ的情況,因此,顆粒是以速度v的方向向下運(yùn)動(dòng),而介質(zhì)流速ub方向也向下,故相對(duì)速度為