суспензия

Смесь твердых веществ, взвешенных в жидкости

Жидкость, состоящая из стеклянных шариков в силиконовом масле, стекающая по наклонной плоскости.

Суспензия картофельного крахмала

Пульпа представляет собой смесь более плотных твердых веществ, взвешенных в жидкости, обычно в воде . Чаще всего суспензия используется в качестве средства транспортировки твердых веществ или разделения минералов, при этом жидкость является носителем, который перекачивается с помощью такого устройства, как центробежный насос . Размер твердых частиц может варьироваться от 1 микрометра до сотен миллиметров . Частицы могут оседать ниже определенной скорости транспортировки, и смесь может вести себя как ньютоновская или неньютоновская жидкость. В зависимости от смеси суспензия может быть абразивной и/или коррозионной.

Примеры

Примеры суспензий включают в себя:

• Цементный раствор, смесь цемента , воды и различных сухих и жидких добавок, используемых в нефтяной и других отраслях промышленности ^{[1] [2]}
• Грунт/цементный раствор, также называемый контролируемым малопрочным материалом (CLSM), текучий наполнитель, наполнитель с контролируемой плотностью, текучий раствор, пластичный грунт-цемент, K-Krete и другие названия ^[3]
• Смесь загустителя , окислителей и воды, используемая для образования гелевого взрывчатого вещества ^[4]
• Смесь пирокластического материала, каменных обломков и воды, образовавшаяся в результате извержения вулкана и известная как лахар.
• Смесь бентонита и воды, используемая для изготовления стенок навозной жижи.
• Угольный шлам , смесь угольных отходов и воды или дробленого угля и воды ^[5]
• Шлиф — смесь глины и воды, используемая для соединения, глазурования и украшения керамики и гончарных изделий.
• Шламовая нефть, фракция с самой высокой температурой кипения, дистиллированная из сточных вод установки FCC на нефтеперерабатывающем заводе . Он содержит большое количество катализатора в виде осадка, отсюда и название суспензии.
• Смесь древесной массы и воды, используемая для изготовления бумаги.
• Навозная жижа, смесь отходов животного происхождения, органических веществ и иногда воды, часто известная в сельском хозяйстве просто как «навозная жижа» , используемая в качестве удобрения после выдержки в навозной яме.
• Мясная суспензия , смесь мелко измельченного мяса и воды, обезвоженная центрифугированием и используемая в качестве пищевого ингредиента.
• Абразивное вещество, используемое при химико-механическом полировании.
• Жидкий лед , смесь кристаллов льда, присадки, снижающей температуру замерзания, и воды.
• Смесь сырья и воды, используемая при производстве портландцемента .
• Комок пережеванной пищи, смешанный со слюной [ ^6]
• Смесь эпоксидного клея и стеклянных микросфер , используемая в качестве наполнителя вокруг материалов сердцевины в композитных планерах сэндвич-структуры.

Расчеты

Определение фракции твердых веществ

Для определения процента твердых веществ (или фракции твердых веществ) в суспензии по плотности суспензии, твердых веществ и жидкости ^[7]

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {\rho _{s}(\rho _{sl}-\rho _{l})}{\rho _{sl}(\rho _{s}-\rho _{l})}}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl}}$- доля твердых веществ в суспензии (по массе)

${\displaystyle \rho _{s}}$плотность твердых веществ

${\displaystyle \rho _{sl}}$плотность суспензии

${\displaystyle \rho _{l}}$плотность жидкости

В водных суспензиях, как это обычно бывает при переработке полезных ископаемых, обычно используется удельный вес частиц, а поскольку удельный вес воды принимается равным 1, это соотношение обычно записывается:

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {\rho _{s}(\rho _{sl}-1)}{\rho _{sl}(\rho _{s}-1)}}}$

даже несмотря на то, что вместо единицы плотности СИ, кг/м ³ , используется удельный вес в единицах тонн/м ³ (т/ м ³ ) .

Жидкая масса от массовой доли твердых веществ

Чтобы определить массу жидкости в пробе по массе твердых веществ и массовой доле: По определению

${\displaystyle \phi _{sl}={\frac {M_{s}}{M_{sl}}}}$

поэтому

${\displaystyle M_{sl}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}}$

и

${\displaystyle M_{s}+M_{l}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}}$

затем

${\displaystyle M_{l}={\frac {M_{s}}{\phi _{sl}}}-M_{s}}$

и поэтому

${\displaystyle M_{l}={\frac {1-\phi _{sl}}{\phi _{sl}}}M_{s}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl}}$это доля твердых частиц в суспензии

${\displaystyle M_{s}}$это масса или массовый расход твердых веществ в пробе или потоке

${\displaystyle M_{sl}}$это масса или массовый расход суспензии в пробе или потоке

${\displaystyle M_{l}}$это масса или массовый расход жидкости в пробе или потоке

Объемная доля от массовой доли

${\displaystyle \phi _{sl,m}={\frac {M_{s}}{M_{sl}}}}$

Эквивалентно

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {V_{s}}{V_{sl}}}}$

и в контексте переработки полезных ископаемых, где удельный вес жидкости (воды) принимается равным единице:

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {\frac {M_{s}}{SG_{s}}}{{\frac {M_{s}}{SG_{s}}}+{\frac {M_{l}}{1}}}}}$

Так

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}SG_{s}}}}$

и

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {M_{l}SG_{s}}{M_{s}}}}}}$

Затем объединим с первым уравнением:

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {M_{l}SG_{s}}{\phi _{sl,m}M_{s}}}{\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}}}}}}$

Так

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+{\frac {SG_{s}}{\phi _{sl,m}}}{\frac {M_{l}}{M_{s}+M_{l}}}}}}$

Тогда с тех пор

${\displaystyle \phi _{sl,m}={\frac {M_{s}}{M_{s}+M_{l}}}=1-{\frac {M_{l}}{M_{s}+M_{l}}}}$

мы заключаем, что

${\displaystyle \phi _{sl,v}={\frac {1}{1+SG_{s}({\frac {1}{\phi _{sl,m}}}-1)}}}$

где

${\displaystyle \phi _{sl,v}}$это доля твердых веществ в суспензии в расчете на объем

${\displaystyle \phi _{sl,m}}$это доля твердых веществ в суспензии по массе

${\displaystyle M_{s}}$это масса или массовый расход твердых веществ в пробе или потоке

${\displaystyle M_{sl}}$это масса или массовый расход суспензии в пробе или потоке

${\displaystyle M_{l}}$это масса или массовый расход жидкости в пробе или потоке

${\displaystyle SG_{s}}$объемный удельный вес твердых веществ

Смотрите также

• Затирка
• Шламопровод
• Транспортировка навозной жижи
• Навозная стена

Рекомендации

1. "Shlumberger: Глоссарий нефтяных месторождений" . Архивировано из оригинала 31 мая 2012 г. Проверено 6 мая 2012 г.
2. «Реонова: Измерение реологических свойств осаждающихся суспензий». Архивировано из оригинала 18 апреля 2020 г. Проверено 30 ноября 2013 г.
3. «Ассоциация портландцемента: контролируемый малопрочный материал» . Архивировано из оригинала 17 октября 2013 г. Проверено 6 мая 2012 г.
4. «IRing - создатели Aegis, программного обеспечения для планирования подземного бурения и взрывных работ, которое помогает шахте повысить ее эффективность и результативность» . Архивировано из оригинала 07 августа 2020 г. Проверено 02 января 2020 г.
5. Компания Red Valve: Трубопровод для угольной пульпы
6. Rheonova: Измерение свойств пищевого комка. Архивировано 30 ноября 2013 г. на archive.today.
7. Уиллс, Б.А., и Напье-Манн, Т.Дж., Технология переработки полезных ископаемых Уиллса: введение в практические аспекты обработки руды и извлечения полезных ископаемых, ISBN 978-0-7506-4450-1  , седьмое издание (2006 г.), Elsevier, Great Британия

Внешние ссылки

• Бонапейс, AC Общая теория гидравлического транспорта твердых веществ в полной суспензии
• Равелет, Ф.; Бакир Ф.; Хеллади, С.; Рей, Р. (2013). «Экспериментальное исследование гидравлического транспорта крупных частиц в горизонтальных трубах» (PDF) . Экспериментальная тепловая и гидрологическая наука . 45 : 187–197. doi :10.1016/j.expthermflusci.2012.11.003. S2CID  55554454.
• Мин Г., Жуйсян Л., Фушенг Н., Лицюнь Х. (2007). Гидравлический транспорт крупного гравия – лабораторное исследование сопротивления потоку.