P O L I T E C H N I K A P O Z N A Ń S K A Wydział Technologii Chemicznej Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej Zakład Inżynierii i Aparatury Chemicznej
LABORATORIUM Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ-OPERACJE ROZDZIELANIA ZAWIESIN
NAZWISKO I IMIĘ Ewa Waresiak, Katarzyna Źrebiec
Rok akademicki	Rok studiów	Nr ćwiczenia	Grupa
2006/2007	III	8	G
Data oddania	Sprawdził	Zwrot	Ocena
12 VI 2007	dr D. Dulska
TEMAT ĆWICZENIA BADANIE MODELOWE PROCESU SEDYMENTACJI
UWAGI

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Wydzielania cząstek ciała stałego z cieczy dokonuje się za pomocą operacji mechanicznych takich jak:

• filtracja,

• flotacja,

• odwirowanie

• sedymentacja.

Techniki te oparte są na różnicach własności fizycznych składników układu, między innymi wielkości cząstek, ich kształtu oraz gęstości składników układu.

SEDYMENTACJA jest to zjawisko zakłóconego opadania cząstek ciała stałego w cieczy. Służy do zagęszczania zawiesiny pod wpływem działania pola grawitacyjnego. Zaistnienie różnicy gęstości ciała stałego i cieczy jest w tym przypadku warunkiem koniecznym. Jeżeli cząstki ciała stałego rozmieszczone są w zawiesinie równomiernie to uważa się ją za jednorodną, a w przeciwnym przypadku za niejednorodną. Zawartość ciała stałego w zawiesinie może być różna. Zawiesiny zawierające poniżej 10% objętości ciała stałego uważa się za rozcieńczone, natomiast powyżej ok. 70% za zagęszczone.

Cząstki ciała stałego w zawiesinie mogą mieć różne kształty, np. kuli, walca, prostopadłościanu lub innych brył geometrycznych bądź rzeczywistych. Kształt cząstki może być izometryczny, czyli współmierny lub nieizometryczny. Wielkość rozmiarów cząstek ciała stałego określa się za pomocą średnicy. Cząstki o rozmiarach powyżej 100 mikrometrów noszą nazwę gruboziarnistych, a poniżej 30 mikrometrów - drobnoziarnistych. Cząstki drobnoziarniste w zawiesinie mogą wykazywać skłonność do flokulacji, czyli łączenia się w większe zespoły. Zawiesiny zawierające cząstki ciała stałego o takim samym kształcie i takich samych rozmiarach nazywane są monodyspersyjnymi, a w innym przypadku - polidyspersyjnymi. Cząstki ciała stałego w zawiesinie polidyspersyjnej traktuje się jako zbiory i opisuje się za pomocą tzw. charakterystyk zbioru.

Ze względu na własności reologiczne zawiesiny mogą zachowywać się jak płyny newtonowskie lub nienewtonowskie. Niektóre związki chemiczne dodane do zawiesiny mogą wpłynąć na jej własności poprzez zmianę oddziaływania między cząstkami ciała stałego lub między cieczą a cząstkami ciała stałego.

Związki ilościowe pomiędzy ciałem stałym, cieczą i zawiesiną są wyrażone w postaci udziałów masowych lub objętościowych. Udział masowy ciała stałego, zwany również stężeniem masowym ciała stałego, jest to stosunek masy ciała stałego m_s do masy zawiesiny m_z:

c_s = m_s/m_z

gdzie:

m_z = m_s + m_c

Udział masowy cieczy, czyli stężenie masowe cieczy jest to stosunek masy cieczy m_c do masy zawiesiny m_z:

c_c = m_c/m_z

Suma udziałów masowych ciała stałego i cieczy w zawiesinie wynosi:

c_s + c_c = 1

2. TABELA POMIAROWO - OBLICZENIOWA

Lp.	t[s]	Δt[s]	POMIAR I	POMIAR II	hśr[mm]	hśr [m]	Δh[m]	w = Δh/Δt [m/s]
1.	0	30	33,0	33,0	33,0	0,0330	0,0022	7,333*10^-5
2.	30	30	30,8	30,8	30,8	0,0308	0,0021	6,833*10^-5
3.	60	30	28,8	28,7	28,8	0,0288	0,0019	6,333*10^-5
4.	90	30	26,9	26,8	26,9	0,0269	0,0021	7,000*10^-5
5.	120	30	24,8	24,7	24,8	0,0248	0,0017	5,667*10^-5
6.	150	30	23,1	23,0	23,1	0,0231	0,0019	6,333*10^-5
7.	180	30	21,2	21,1	21,2	0,0212	0,0018	6,000*10^-5
8.	210	30	19,4	19,3	19,4	0,0194	0,0019	6,167*10^-5
9.	240	30	17,6	17,4	17,5	0,0175	0,0018	5,833*10^-5
10.	270	30	15,9	15,6	15,8	0,0158	0,0015	4,833*10^-5
11.	300	30	14,4	14,2	14,3	0,0143	0,0013	4,167*10^-5
12.	330	30	13,1	13,0	13,1	0,0131	0,0008	2,500*10^-5
13.	360	30	12,4	12,2	12,3	0,0123	0,0007	2,167*10^-5
14.	390	30	11,7	11,6	11,7	0,0117	0,0007	2,167*10^-5
15.	420	30	11,1	10,9	11,0	0,0110	0,0006	1,833*10^-5
16.	450	30	10,5	10,4	10,5	0,0105	0,0005	1,667*10^-5
17.	480	30	10,0	9,9	10,0	0,0100	0,0004	1,333*10^-5
18.	510	30	9,6	9,5	9,6	0,0096	0,0003	1,000*10^-5
19.	540	30	9,4	9,1	9,3	0,0093	0,0004	1,500*10^-5
20.	570	30	8,9	8,7	8,8	0,0088	0,0003	1,000*10^-5
21.	600	30	8,6	8,4	8,5	0,0085	0,0003	8,333*10^-6
22.	630	30	8,3	8,2	8,3	0,0083	0,0002	6,667*10^-6
23.	660	30	8,1	8,0	8,1	0,0081	0,0002	6,667*10^-6
24.	690	30	7,9	7,8	7,9	0,0079	0,0002	6,667*10^-6
25.	720	30	7,7	7,6	7,7	0,0077	0,0002	5,000*10^-6
26.	750	30	7,5	7,5	7,5	0,0075	0,0002	5,000*10^-6
27.	780	30	7,4	7,3	7,4	0,0074	0,0001	3,333*10^-6
28.	810	30	7,3	7,2	7,3	0,0073	0,0001	3,333*10^-6
29.	840	30	7,2	7,1	7,2	0,0072	0,0002	5,000*10^-6
30.	870	30	7,0	7,0	7,0	0,0070	0,0001	3,333*10^-6
31.	900	30	6,9	6,9	6,9	0,0069	0,0001	3,333*10^-6
32.	930	30	6,8	6,8	6,8	0,0068	0,0001	3,333*10^-6
33.	960	30	6,7	6,7	6,7	0,0067	0,0001	3,333*10^-6
34.	990	30	6,6	6,6	6,6	0,0066	0,0001	3,333*10^-6
35.	1020	30	6,5	6,5	6,5	0,0065	0	0
36.	1050	30	6,5	6,5	6,5	0,0065	0,0001	3,333*10^-6
37.	1080	30	6,4	6,4	6,4	0,0064	0,0001	3,333*10^-6
38.	1110	30	6,3	6,3	6,3	0,0063	0	0
39.	1140	30	6,3	6,3	6,3	0,0063	0,0001	3,333*10^-6
40.	1170	30	6,2	6,2	6,2	0,0062	0	0
41.	1200	30	6,2	6,2	6,2	0,0062	0,0001	3,333*10^-6
42.	1230	30	6,1	6,1	6,1	0,0061	0	1,667*10^-6
43.	1260	30	6,1	6,0	6,1	0,0061	0	1,667*10^-6
44.	1290	30	6,0	6,0	6,0	0,0060	0	0
45.	1320	30	6,0	6,0	6,0	0,0060	0,0001	3,333*10^-6
46.	1350	30	5,9	5,9	5,9	0,0059	0,0001	1,667*10^-6
47.	1380	30	5,8	5,9	5,9	0,0059	0	1,667*10^-6
48.	1410	30	5,8	5,8	5,8	0,0058	0	0
49.	1440	30	5,8	5,8	5,8	0,0058	0	1,667*10^-6
50.	1470	30	5,7	5,8	5,8	0,0058	0	1,667*10^-6
51.	1500	30	5,7	5,7	5,7	0,0057	0	0
52.	1530	30	5,7	5,7	5,7	0,0057	0	1,667*10^-6
53.	1560	30	5,7	5,6	5,7	0,0057	0,0001	1,667*10^-6
54.	1590	30	5,6	5,6	5,6	0,0056	0	0
55.	1620	30	5,6	5,6	5,6	0,0056	0	0
56.	1650	30	5,6	5,6	5,6	0,0056	0,0001	3,333*10^-6
57.	1680	30	5,5	5,5	5,5	0,0055	0	0
58.	1710	30	5,5	5,5	5,5	0,0055	0	0
59.	1740	30	5,5	5,5	5,5	0,0055	0	0
60.	1770	30	5,5	5,5	5,5	0,0055	0,0001	3,333*10^-6
61.	1800	30	5,4	5,4	5,4	0,0054	0	0
62.	1830	30	5,4	5,4	5,4	0,0054	0	0
63.	1860	30	5,4	5,4	5,4	0,0054	0	0
64.	1890	30	5,4	5,4	5,4	0,0054	0,0001	3,333*10^-6
65.	1920	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
66.	1950	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
67.	1980	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
68.	2010	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
69.	2040	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
70.	2070	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
71.	2100	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
72.	2130	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
73.	2160	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0
74.	2190	30	5,3	5,3	5,3	0,0053	0	0

• GRAFICZNA ANALIZA ZALEŻNOŚCI ZMIAN PRĘDKOŚCI OD CZASU

- KRZYWA SEDYMENTACYJNA

3. WNIOSKI

Celem ćwiczenia była analiza zależności wysokości warstwy zawiesiny od czasu, a w efekcie wyznaczenie prędkości opadania cząstek ciała stałego w zawiesinie. Uzyskane wyniki jak również obraz zależności prędkości opadania cząstek ciała stałego od czasu, przedstawiony na wykresie wskazują, iż prędkość opadania cząstek maleje w miarę upływu czasu. Krzywa ta także przedstawia zjawiska zachodzące podczas procesu sedymentacji. Wyraźnie widać ubytek ciała stałego w górnej warstwie cylindra w miarę przebiegu procesu (upływu czasu) i jednoczesne zagęszczanie się osadu na dnie cylindra.

5

---