CC BY
8
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Б. Естествени и хуманитарни науки, т. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018. Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series B. Natural Sciences and the Humanities, Vol. XVIII, ISSN 1311-9192 (Print), ISSN 2534-9376 (On-line), 2018.
ГРАВИТАЦИОНЕН КОЛЕБАТЕЛНО - РОТАЦИОНЕН МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ ВРЕМЕТО ЗА ПЪЛНО УТАЯВАНЕ НА ДИСПЕРСИИ СИСТЕМИ Иван Стоянов Вълков ТУ София , Филиал Пловдив
GRAVITATIONAL OSCILLATORY-ROTATIONAL METHOD AND A DEVICE FOR DEFINING THE TIME FOR FULL SEDIMENTATION OF
DISPERSE SYSTEMS
Ivan Stoyanov Valkov Sofia Technical University, Plovdiv Branch
Abstract:
Natural sedimentation in disperse systems is a physical process, taking place under the action of the gravitational field of the earth. The final result from it is that the particles withhigher density are positionedcloser to thebottom of the vesselas compared tothosewithlower density. Sedimentation plays a different role in various industrial sectors: positive in wine and flotation industry; negative in varnishing, cosmetics and food industry. In a number of cases it is useful to establish the time, taken bya sedimentary process to complete. This paper proposes a method and a device for defining this time interval, based on the displacement of the center of gravity of the disperse system during the sedimentation process until its end.
Key words: sedimentation time, physical pendulum, moment of inertia, disperse systems 1.Конструкция на устройството
Естественото утаяване в дисперсните системи е физически процес, който протича под действие на гравитационното поле на земята. Крайният резултат от него е такъв, че частиците с по-голяма плътност се разполагат по-близо до дъното на съда в сравнение с тези с по - малка плътност.
Утаяването играе в промишлени браншове различна роля : а/ положителна във винарската, флотационната и др.
б/ отрицателна в лако -бояджийската, козметичната, хранително-вкусовата и др.
В редица случаи е полезно да се установи времето, за което един утаечен процес е приключил напълно. В настоящата работа се предлага метод и устройство за определяне на това време, които се базират на изместването на центъра на тежестта на дисперсната система по време на утаечния процес до пълното му приключване
Има различни видове прибори /седиментометри/, с помощта на които се правят измервания /преки или косвени/, чрез резултатите от които се съди за приключване на процеса. Едни от тях са подходящи за прозрачни среди /оптични/, а други за произволни среди -радиационните.
В настоящата работа се предлага устройство, подходящо за контрол на утаечните процеси независимо от характера на изследваната дисперсна система - фиг. 1
4
2
3
1
Фиг. 1 Експериментална уредба: 1- конзола; 2-лагерен възел; 3- държач за закрепване на епруветка; 4- епруветка с дисперсна
система
2. Принцип на действие
Принципът на действие на устройството се базира на принципа на действие на физичното махало. Изследваната дисперсна система се налива в епруветката. Веднага след наливането епруветката се отклонява на даден предварително определен ъгъл а. На практика епруветката представлява физично махало, колебаещо се около ос, минаваща през остта на лагерния възел, в който лагерува държача на епруветката.
След отклоняването на ъгъл а се засича времето за пълно затихване 1ф на колебанието на епруветката. Измерванията на този параметър се правят през различни интервали от време, например 0,5 часа /избрания интервал естествено зависи от конкретната дисперсна система/.
Процесът на измерване привършва тогава, когато времето за затихване има една и съща стойност за няколко последователни измервания.
Вземайки под внимание формулата за периода Тф на физичното махало е очевидно, че с течение на времето ще се променя както L, така и I
I
I - инерционен момент на махалото т - маса на дисперсната система
L - разстояние от остта на колебание до центъра на масите на дисперсната система % - 9,81 т / 8
Логично е да се очаква, че с прогресиране на процеса на утаяване до пълното му приключване времето за пълно утаяване 1фк ще нараства. Принципно това би следвало от факта, че величината L зависи линейно от изместването на по-тежките частици в дисперсната система във вертикална посока към дъното на епруветката.
В същото време инерционният момент I зависи квадратично от тези премествания и следователно конкуренцията между I и L би трябвало да е в полза на I.
Тази хипотеза бе проверена експериментално (с помощта на воден разтвор на мляно кафе, което сравнително бързо се утаява). Резултатите от измерването са дадени в таблица1,
където: 1фк , 1фн - време /секунди/ за пълно затихване на колебанията в началния и
крайния момент при пълно утаяване, 1фн,ср , 1фк, ср - средни стойности на 1фн и 1фк от 5 измервания в секунди
Табл.1
№ н а и з м е р в а н е
1 2 3 4 5
{фн 8.36 8.18 7.98 8.23 8.33 {фн,ср 8.23
tфк 8.46 8.43 8.66 9.01 8.97 ¿фк, ср 8.71
З.Заключение
Предложен е метод и устройство за измерване на времето за пълно утаяване на произволна течна дисперсна система.
Приведени са експериментални резултати за работата на устройството. Допълнително ще бъдат публикувани теоретични разчети, потвърждаващи получените експериментални резултати.
4. Литература
1. Христозов Д. и др. Моделиране на разслояването в течни дисперсни среди при права и обратна седиментация, ЛИ - София, 1.19,2013г.
2. Кръстев Г.А., Мачев К.Ц. Устройство за седиментационен анализ на течни полидисперсни системи. Научни трудове на ПУ „Паисий Хилендарски" т.28, кн.4, 1990г-Физика
