Предположим, что в несущей жидкости находятся частицы примесей, плотность вещества которых отличается от плотности жидкости. Концентрацию примесей считаем малой, так что поле давления во вращающейся смеси совпадает с таковым в несущей среде. Поместим на место рассмотренной выше частицы жидкости равную ей по размерам и форме частицу примеси, плотность которой меньше плотности жидкости (рприм < р). Выталкивающая сила, определяемая полем давления, зависит исключительно от формы и размеров частицы и, следовательно, останется прежней, в то время как силы тяжести и инерции (и их равнодействующая) уменьшатся пропорционально отношению рпрИм/Р- Теперь к частице приложена неуравновешенная система сил, под действием которой она будет смещаться по направлению действия выталкивающей силы, т.е. вверх к оси вращения.
|
7
|
|
\
Рис. 5.2: Схема равновесия жидкости в цилиндрическом сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси z с постоянной угловой скоростью |
Повторим этот мысленный эксперимент с частицей, плотность вещества которой больше плотности жидкости (Рприм > Р)- В этом случае равнодействующая сил инерции и тяжести увеличится пропорционально отношению Рприм/р по сравнению с выталкивающей силой, оставшейся по условиям эксперимента прежней. Следовательно, частица под действием приложенных сил будет смещаться вниз к периферии.
Таким образом, если в несущей жидкости находятся частицы, плотность вещества которых отличается от плотности жидкости, то, вращая смесь вокруг вертикальной оси, можно добиться ее разделения {сепарации): частицы меньшей плотности будут собираться вверху вблизи оси вращения; более тяжелые — наоборот, внизу на периферии[25]. Отделяя обогащенную со- ответствующей компонентой среду и повторяя процесс разделения, можно добиться существенного эффекта. Подобным образом, например, осуществляется получение сливок из молока путем обогащения эмульсии жировых шариков в воде жиросодержащей компонентой.
Деформация свободной поверхности в движущихся равноускоренно сосудах, частично заполненных жидкостью, рассчитывается аналогичным образом. На рис.5.3 представлена схема искажения поверхности жидкости при ускоренном движении железнодорожной цистерны.
предыдущаяследующая
