СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ВЗВЕСЕЙ
METHOD OF ANALYSING GRAIN-SIZE COMPOSITION OF SUSPENDED MATTER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к динамическим способам гранулометрического исследования состава взвесей.
Уровень техники
Прототипом предлагаемого способа является изобретение (Российский патентный документ №2206852), относящееся к промышленным охладителям типа башенных или вентиляторных градирен, брызгальных бассейнов, где интенсивность теплосъема зависит от дисперсности капель в капельном потоке, образуемом разбрызгивающими устройствами различного типа. Способ определения гранулометрического состава капель в факеле разбрызгивания включает определение размеров капель и систему уравнений движения капли по криволинейной траектории, на опытной установке фиксируют диаметр лишь одной капли, летящей по наибольшей криволинейной траектории факела разбрызгивания, определяя при этом расчетом начальную скорость вылета капель, начальный угол вылета которых соответствует наклону плоскости среза выходной кромки разбрызгивающего устройства по отношению к горизонтальной плоскости, ширину зоны орошения определяют на экспериментальной установке и далее расчетным путем устанавливают размеры всех капель, формирующих капельный поток факела разбрызгивания. Техническая задача - уменьшение объема экспериментальных исследований и повышение точности измерений при определении гранулометрического состава капель в факеле разбрызгивания.
Достоинства описанного способа заключаются в простоте конструкции и повышенной надежности конструкции устройства.
Недостатком способа является то, что нет возможности контролировать гранулометрию всей дисперсной массы, а также описанный метод может быть использован для исследования узкого диапазона фракций.
Аналогом предложенного способа является изобретение (Российский патентный документ №2086958), относящееся к технике исследования гранулометрического состава потока частиц и может быть использовано, в частности, при испытаниях форсунок, работающих на водоугольном топливе. Сущность способа определения гранулометрического состава потока частиц распыленной жидкости включает улавливание частиц в иммерсионную среду, последующий их подсчет и измерение. В иммерсионной среде производят микрокапсулирование уловленных частиц распыленной жидкости, а высушенные капсулы подвергают рассеву на ситах и производят взвешивание получаемых на ситах навесок. Микрокапсулирование осуществляют методом межфазной поликонденсации. В качестве распыливаемой жидкости может быть использована водоугольная суспензия, при этом межфазную поликонденсацию осуществляют путем предварительного введения в водоугольную суспензию полиэтиленполиамина, в иммерсионную среду - полиизоционата, в качестве иммерсионной среды используют масляную неполярную жидкость.
Достоинством этого способа является полный контроль всей массы дисперсной фазы при условии отбора пробы достаточной массы или всего потока.
Недостатком этого способа является то, что он предполагает использование сит, которых потребуется большое количество, иначе способ не будет отличаться высокой точностью. Однако большое количество сит повлечет потери исследуемого материала.
Раскрытие изобретения.
Задачей изобретения является разработка способа для гранулометрического исследования взвесей твердых частиц в жидкости. При этом необходимо предусмотреть возможность определения массы каждой фракции взвешенных частиц. Диапазон размеров частиц в каждой фракции должен быть как можно уже, а гранулометрическое содержание взвеси максимально широкое. Также необходимо определять точные размеры частиц и их форму. Таким образом, новый способ должен охватить широкий спектр исследовательских задач и стать универсальным.
В способах гранулометрического исследования взвесей, известных ранее, основной причиной низкой точности исследования является их неприспособленность к разделяющему воздействию на каждую фракцию частиц, так как они предназначены для выполнения узко поставленной задачи.
Предложен способ для исследования гранулометрического состава широкого спектра взвесей твердых частиц в жидкости, заключающийся в следующем,
Взвешенные частицы (1) оседают на осадительную поверхность (2) (Фиг.1.), причем частицы каждого размера - в строго определенном для них месте. Для этого на частицы нужно действовать двумя движущими факторами: первый фактор (3) движет взвешенные частицы вдоль осадительной поверхности (2) (над ней), второй фактор (4) движет взвешенные частицы к осадительной поверхности, то есть провоцирует их осаждение (Фиг.1.). При этом осаждающее воздействие должно по-разному действовать на более крупные и более мелкие частицы, обеспечивая их различную траекторию пути (5) от ввода в аппарат (6) и до места осаждения. Таким образом, частицы каждого размера будут оседать в соответствующем только его размеру (массе) месте, то есть на соответствующем его размеру (массе) расстоянии от места ввода взвеси в аппарат.
Далее полученный дифференцированный по длине осадительной поверхности осадок (7) может быть исследован на количество частиц каждого размера. Для определения размеров и формы частиц их необходимо микроскопировать, затем осадок необходимо разделить на желаемое число фракций по длине пути первого движущего фактора и, взвешивая каждую фракцию, определить ее массу. Полученных данных достаточно для построения зависимости массы фракции от размера частиц, то есть для построения полного гранулометрического распределения взвеси.
Первым движущим фактором (3) является способность жидкости нести взвешенные в ней частицы, обусловленная физическими свойствами жидкости и частиц, а также обусловленная динамикой потока. Вторым движущим фактором может быть сила тяжести частиц (как показано на фиг.1) или центробежная сила, сообщаемая частицам соответствующим аппаратом (как показано на фиг.2). На фиг.2 позицией 8 изображена ось вращения осадительного аппарата.
При реализации изобретения могут быть получены следующие результаты.
1. Предложенный способ позволит исследовать любую по гранулометрическому составу взвесь твердых частиц в жидкости при соответствующем аппаратном оформлении, при этом диапазон размеров частиц в каждой фракции может быть весьма узким, а проба может быть разделена на большое количество фракций.
2. Измерение массы каждой фракции может быть произведено с высокой точностью простым прямым взвешиванием всей фракции.
3. Предложенный способ позволит измерять размеры частиц и определять их форму прямым наблюдением и непосредственным измерением, что снижает до минимума ошибку.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На фиг.1 изображена схема разложения взвесей при гравитационном осаждении.
На фиг.2 изображена схема разложения взвесей при осаждении в поле центробежных сил.