Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

2.2.4. Седиментация в центрифуге

В 1910 г. А.В. Думанский предложил ускорить осаждение частиц суспензий, используя центрифугу. В 1923 г. Т. Сведберг сконструировал первую ультрацентрифугу. В течение ряда лет конструкция ультрацентрифуг совершенствовалась. Первоначальное ускорение 5 тыс. g было доведено до 900 тыс. g. Но такое ускорение оказалось избыточным, так как впоследствии оказалось, что для исследовательских целей достаточно ультрацентрифуги с ускорением 40-50 тыс. g.

Если поле земного тяготения заменить центробежным полем, то можно значительно ускорить осаждение частиц. При этом можно разделить системы, содержащие частицы, вплоть до коллоидных размеров и даже осаждать молекулы ВМС. Скорость осаждения зависит от интенсивности центробежного поля, а степень осаждения - от времени центрифугирования.

Для характеристики центрифуг применяется величина, называемая фактором разделения

, (2.2.55)

где w = pn / 30 – угловая скорость ротора, с-1; n – частота вращения ротора, мин-1; R – внутренний радиус ротора центрифуги; g – ускорение силы тяжести, м/с2.

Она показывает, во сколько раз ускорение центробежного поля больше ускорения силы свободного падения.

Для приближенного расчета скорости осаждения в центробежном поле можно воспользоваться уравнением Стокса, если вместо ускорения свободного падения g подставить ускорение в центробежном поле w2R:

, (2.2.56)

или

. (2.2.57)

Заменяя w2R на Frg, где Fr– фактор разделения центрифуги, получаем

, (2.2.58)

или

. (2.2.59)

Задаваясь фактором разделения центрифуги, а также зная размер частиц, вязкость среды и разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, можно определить скорость осаждения, или время центрифугирования, что особенно важно для осветления воды при ее очистке:

. (2.2.60)

Для точных расчетов необходимо учитывать, что ускорение, действующее на частицу в центробежном поле, увеличивается по мере оседания частиц, т.е. удаления их от оси вращения ротора. Поэтому уравнение Стокса следует выражать в дифференциальном виде:

, (2.2.61)

, (2.2.62)

где x – расстояние от частицы до оси вращения.

После интегрирования в пределах от x0 (начальное расстояние от частицы до оси вращения) до x (конечное расстояние, т.е. внутренний радиус ротора центрифуги) и соответственно от 0 до t, получаем

, (2.2.63)

откуда

, (2.2.64)

где t – время центрифугирования, с.; h – вязкость среды, Па; Dr – разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды (кг/м3); n – частота вращения ротора центрифуги, мин-1; x = R – внутренний радиус ротора центрифуги, м; x0 – расстояние от оси вращения до поверхности жидкости в роторе, м.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн