第二章,颗粒在介质中的垂直运动.ppt
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1、第二章第二章颗粒在介质中的垂直运动颗粒在介质中的垂直运动2 21 1 介质的性质和介质的浮力与阻力介质的性质和介质的浮力与阻力2 22 2 球形颗粒在介质中的自由沉降球形颗粒在介质中的自由沉降2 23 3 矿物颗粒在介质中的自由沉降矿物颗粒在介质中的自由沉降2 24 4 颗粒在匀速上升和下降流中的运动颗粒在匀速上升和下降流中的运动2 26 6颗粒在悬浮粒群中的干涉沉降颗粒在悬浮粒群中的干涉沉降2 25 5 自由沉降的等降现象和等降比自由沉降的等降现象和等降比 矿粒在流体中的垂直沉降是重力分选过程中矿粒最矿粒在流体中的垂直沉降是重力分选过程中矿粒最基本的运动形式。矿粒因自身的基本的运动形式。矿粒
2、因自身的密度、粒度和形状密度、粒度和形状不同,不同,在一定介质中就会有不同的沉降速度。这种差异,主要在一定介质中就会有不同的沉降速度。这种差异,主要是由于介质的浮力和颗粒在介质中所受到的阻力不同引是由于介质的浮力和颗粒在介质中所受到的阻力不同引起的。起的。颗粒沉降颗粒沉降自由沉降:自由沉降:自由沉降:自由沉降:单个颗粒在广阔的介质空间中独立单个颗粒在广阔的介质空间中独立沉降。沉降。重力、浮力、介质阻力重力、浮力、介质阻力干涉沉降:干涉沉降:干涉沉降:干涉沉降:矿粒成群地在有限的介质空间里沉降。矿粒成群地在有限的介质空间里沉降。除受自由沉降因素外,还受容器器壁及除受自由沉降因素外,还受容器器壁及
3、周围颗粒所引起的附加因素影响。周围颗粒所引起的附加因素影响。结论:结论:结论:结论:通通通通常常常常所所所所谓谓谓谓的的的的自自自自由由由由沉沉沉沉降降降降是是是是指指指指介介介介质质质质中中中中固固固固体体体体物物物物料料料料的的的的含含含含量量量量很很很很少少少少,在在在在总总总总容容容容量量量量中中中中颗颗颗颗粒粒粒粒占占占占有有有有的的的的体体体体积积积积不不不不及及及及3 3 3 3时时时时,颗颗颗颗粒粒粒粒间间间间的的的的干干干干涉涉涉涉现现现现象变得很小,此时即可视为是象变得很小,此时即可视为是象变得很小,此时即可视为是象变得很小,此时即可视为是自由沉降自由沉降自由沉降自由沉降。
4、2 21 1 介质的性质和介质的介质的性质和介质的浮力与阻力浮力与阻力一、介质的性质一、介质的性质 重力选矿所用的介质有:重力选矿所用的介质有:水、空气、重液水、空气、重液(高密度的有机(高密度的有机液体及盐类的水溶液)、液体及盐类的水溶液)、悬浮液悬浮液(高密度固体微粒与水的混合(高密度固体微粒与水的混合物)。物)。其中水、空气和重液是其中水、空气和重液是均质介质均质介质,不存在物理的相不存在物理的相界面。悬浮液界面。悬浮液存在着固液的相界面,则为非均质介质。存在着固液的相界面,则为非均质介质。均质介质与非均质介质,在物理性质上有许多差别,应分均质介质与非均质介质,在物理性质上有许多差别,应
5、分别对待。与重选过程有关的介质性质是它的别对待。与重选过程有关的介质性质是它的密度和粘度密度和粘度。1.1.1.1.介质的密度介质的密度介质的密度介质的密度 介质的密度为单位体积的质量,用符号介质的密度为单位体积的质量,用符号表示,它的单表示,它的单位是位是kgkgm m3 3或或 g gcmcm3 3。对于均质介质对于均质介质:对于非均质介质对于非均质介质:固液悬浮体的密度与固体的密度固液悬浮体的密度与固体的密度 和体积含量有关。和体积含量有关。容积浓度容积浓度:单位体积悬浮液内颗粒占有的体积称作容积单位体积悬浮液内颗粒占有的体积称作容积浓度,其与重量浓度的关系为:浓度,其与重量浓度的关系为
6、:式中:式中:,c悬浮体的容积浓度和重量浓度,悬浮体的容积浓度和重量浓度,%矿粒的密度,与介质密度矿粒的密度,与介质密度 单位一单位一 致。致。悬浮体的密度就是单位体积悬浮体内固体颗粒的悬浮体的密度就是单位体积悬浮体内固体颗粒的质量和介质质量之和,称作物理密度,用质量和介质质量之和,称作物理密度,用 来表示。来表示。即:即:假密度假密度2.2.2.2.介质的粘度介质的粘度介质的粘度介质的粘度 流体介质运动时,在流体内部相邻两个流体层的接触面流体介质运动时,在流体内部相邻两个流体层的接触面流体介质运动时,在流体内部相邻两个流体层的接触面流体介质运动时,在流体内部相邻两个流体层的接触面上,使产生了
7、内摩擦力,阻止流体层间的相对运动,流体具上,使产生了内摩擦力,阻止流体层间的相对运动,流体具上,使产生了内摩擦力,阻止流体层间的相对运动,流体具上,使产生了内摩擦力,阻止流体层间的相对运动,流体具有的这一性质,称作该有的这一性质,称作该有的这一性质,称作该有的这一性质,称作该流体的粘度流体的粘度流体的粘度流体的粘度。非均质介质非均质介质爱因斯坦爱因斯坦悬浮液的粘度悬浮液的粘度液体介质的粘度液体介质的粘度该公式的缺点是:该公式的缺点是:(千克(千克/米米秒)秒)说明:说明:说明:说明:粘度与介质的性质以及温度、压强有关。粘度与介质的性质以及温度、压强有关。粘度与介质的性质以及温度、压强有关。粘度
8、与介质的性质以及温度、压强有关。水的粘度随水的粘度随水的粘度随水的粘度随温度的增高而明显减小温度的增高而明显减小温度的增高而明显减小温度的增高而明显减小,温度每升高,温度每升高,温度每升高,温度每升高1111,粘度大约降低,粘度大约降低,粘度大约降低,粘度大约降低2 2 2 2,随压强的增加而稍有增大。但随压强的增加而稍有增大。但随压强的增加而稍有增大。但随压强的增加而稍有增大。但空气的粘度随温度增高而增大空气的粘度随温度增高而增大空气的粘度随温度增高而增大空气的粘度随温度增高而增大,温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1111,粘度大约增大,粘度大约增大,粘度大约增大,粘度大约增大0.2
9、50.250.250.25。液体的粘性还可以用动力粘度液体的粘性还可以用动力粘度液体的粘性还可以用动力粘度液体的粘性还可以用动力粘度和液体密度和液体密度和液体密度和液体密度的比值的比值的比值的比值来表示,称为来表示,称为来表示,称为来表示,称为运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度以符号以符号以符号以符号“”表示:表示:表示:表示:运动黏度的单位是运动黏度的单位是运动黏度的单位是运动黏度的单位是m m m m2 2 2 2/s/s/s/s。二、介质浮力二、介质浮力均质液体:均质液体:非均质液体:非均质液体:三、介质阻力三、介质阻力1.1.定义定义 物体在介质中运动时,作用于运动物体,阻碍物体物体在介
10、质中运动时,作用于运动物体,阻碍物体运动,与物体运动方向相反的外力,称为运动,与物体运动方向相反的外力,称为介质阻力介质阻力介质阻力介质阻力。图图2-1 2-1 作用于自由运动颗作用于自由运动颗 粒上除去浮力后的重力和粒上除去浮力后的重力和介质阻力介质阻力 摩摩摩摩擦擦擦擦阻阻阻阻力力力力:由由由由于于于于介介介介质质质质的的的的粘粘粘粘性性性性,使使使使介介介介质质质质分分分分子子子子与与与与矿矿矿矿粒粒粒粒表表表表面面面面存存存存在在在在粘粘粘粘性性性性摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力,这这这这种种种种因因因因粘粘粘粘性性性性摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力所致的阻力称为摩擦阻力。所致的阻力称为摩擦阻力。
11、所致的阻力称为摩擦阻力。所致的阻力称为摩擦阻力。介介介介质质质质的的的的流流流流态态态态如如如如图图图图,颗颗颗颗粒粒粒粒-介介介介质质质质相相相相对对对对速速速速度度度度很很很很小小小小时时时时,流流流流体体体体质质质质点点点点沿沿沿沿流流流流线线线线有有有有条条条条不不不不紊紊紊紊的的的的运运运运动动动动层层层层流流态流流态流流态流流态2.2.介质阻力的形式与产生介质阻力的形式与产生 阻力的形式有两种:一是层流绕流时的摩擦阻力,而是紊流阻力的形式有两种:一是层流绕流时的摩擦阻力,而是紊流阻力的形式有两种:一是层流绕流时的摩擦阻力,而是紊流阻力的形式有两种:一是层流绕流时的摩擦阻力,而是紊流
12、绕流时的压差阻力。绕流时的压差阻力。绕流时的压差阻力。绕流时的压差阻力。压压压压差差差差阻阻阻阻力力力力:由由由由于于于于介介介介质质质质的的的的惯惯惯惯性性性性,使使使使运运运运动动动动矿矿矿矿粒粒粒粒前前前前后后后后介介介介质质质质的的的的流流流流动动动动状状状状态态态态和和和和动动动动压压压压力力力力不不不不同同同同,这这这这种种种种因因因因压压压压力力力力差所引起的阻力为压差阻力。差所引起的阻力为压差阻力。差所引起的阻力为压差阻力。差所引起的阻力为压差阻力。若若若若颗颗颗颗粒粒粒粒-介介介介质质质质相相相相对对对对速速速速度度度度很很很很大大大大,控控控控制制制制介介介介质质质质运运运
13、运动动动动的的的的力力力力主主主主要要要要是是是是惯惯惯惯性性性性力力力力,这这这这时时时时流流流流体体体体质质质质点点点点作作作作杂杂杂杂乱乱乱乱无无无无章章章章的运动的运动的运动的运动紊流流态。紊流流态。紊流流态。紊流流态。介质阻力介质阻力摩擦阻力摩擦阻力压差阻力压差阻力由于运动着的物体带动周由于运动着的物体带动周围的流体也在一起运动,围的流体也在一起运动,使得流体自物体表面向外使得流体自物体表面向外产生一定的速度梯度,各产生一定的速度梯度,各流层间引起了内摩擦力,流层间引起了内摩擦力,这种力最终牵制着球体的这种力最终牵制着球体的运动而形成为粘性阻力运动而形成为粘性阻力当流体绕过物体流动时
14、,当流体绕过物体流动时,由于内摩擦力的作用引起由于内摩擦力的作用引起了流体运动状态的变化,了流体运动状态的变化,如在物体的背后形成漩涡,如在物体的背后形成漩涡,使得运动物体后方的压力使得运动物体后方的压力下降,低于物体前方压力,下降,低于物体前方压力,于是形成压差阻力于是形成压差阻力总结总结总结总结:在层流流态和紊流流态之间存在在层流流态和紊流流态之间存在在层流流态和紊流流态之间存在在层流流态和紊流流态之间存在过渡流态过渡流态过渡流态过渡流态,在过,在过,在过,在过渡流态中,渡流态中,渡流态中,渡流态中,粘性阻力粘性阻力粘性阻力粘性阻力和和和和压差阻力压差阻力压差阻力压差阻力共同控制流体的运动
15、。共同控制流体的运动。共同控制流体的运动。共同控制流体的运动。为为为为了了了了定定定定性性性性反反反反映映映映压压压压差差差差阻阻阻阻力力力力与与与与粘粘粘粘性性性性阻阻阻阻力力力力的的的的相相相相对对对对大大大大小小小小,常常常常用用用用一一一一个个个个无无无无量量量量纲纲纲纲数数数数来来来来表表表表示示示示压压压压差差差差阻阻阻阻力力力力与与与与粘粘粘粘性性性性阻阻阻阻力力力力的的的的比比比比值,这个无量纲数称为值,这个无量纲数称为值,这个无量纲数称为值,这个无量纲数称为雷诺数雷诺数雷诺数雷诺数,用,用,用,用ReReReRe表示。表示。表示。表示。雷诺数:雷诺数:雷诺数:雷诺数:是颗粒是
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