118 2

Prawo Stokesa jest słuszne jedynie wtedy, gdy przepływ sedymentujących ziaren materiału ma charakter laminarny.

Miarodajna dla oceny przepływu jest liczba Reynoldsa. Liczba Reynoldsa przyjmuje wartości bezwymiarowe. Podczas ruchu cząstek w cieczach, graniczna, górna wartość liczby Reynoldsa dla ruchu laminarnego przyjmowana jest w zakresie 0,05-^0,60.

(3.15)

gdzie:

Re - liczba Reynoldsa;

/ - wymiar ziarna, cm; v - szybkość przepływu ziarna, cm/s; y - różnica gęstości ziarna i ośrodka, g/cm³; r| - lepkość ośrodka, g/(cm s).

Spełnienie tego warunku pozwala na wiarygodną ocenę składu ziarnowego analizowanego materiału w oparciu o prawo Stokesa. Oznacza to, że w praktyce analizie sedymentacyjnej powinno poddawać się próbki niezawierające ziaren o średnicach przekraczających 60-r80 pm. Jako dolne ograniczenie liczby Reynoldsa dla ruchu laminarnego cząstek zawiesiny, przyjmuje się wartości 10‘⁴-rl0'⁵, którym odpowiadają średnice ziaren z przedziału 0,1-t- 1,0 pm.

Pierwszymi urządzeniami do pomiaru składu ziarnowego, w oparciu o rządzące procesami sedymentacji prawo Stokesa, były pipety Andreasena. W roku 1918 Odeń skonstruował pierwszą wagę sedymentacyjną, którą udoskonalano aż do schyłku XX wieku. Obecnie, nowoczesne, skomputeryzowane aparaty, służące do pomiaru składu ziarnowego materiału poprzez analizowanie jego zawiesiny sedymentującej w cieczy, wykorzystują oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania laserowego. Dzięki wykorzystaniu granulometrów laserowych możliwe jest wykonywanie pomiarów składu ziarnowego metodą dyfrakcji promieniowania laserowego, zwanej również metodą niskokątowego rozpraszania światła laserowego. Metoda ta znalazła zastosowanie w badaniach składu granulometryczne-go wielu materiałów w zakresie od 0,1 do nawet 2000 pm. Opiera się ona na fakcie, że kąt dyfrakcji laserowej jest odwrotnie proporcjonalny do wielkości cząsteczki. Schemat granulo-metru laserowego przedstawiono na rysunku 3.11.

cząstki zawieszone

światło

nierozproszone

Laser He Ne

filtr

rozdzielający

soczewki

transformacji Fouriera

detektor

wieloelementowy detektor

obserwacyjny

Rys. 3.11. Schemat granulometru laserowego

118