7. Cách xác định vận tốc giới hạn của hạt?( máy quạt)

Nếu trong dòng không khí thẳng đứng có một số hạt cần phân loại thì trên mỗi hạt sẽ chịu tác dụng của trọng lực G và lực cản của môi trường R (hình 1.19).

Trong những điều kiện đã cho thì các lực đó có phương thẳng đứng và chiều ngược nhau. Mỗi một hạt sẽ chuyển động theo chiều khác nhau tuỳ thuộc vào trị số của lực cản R và trọng lực G.

Nếu R > G thì hạt chuyển động xuống dưới, nếu R < G hạt chuyển động lên phía trên và R = G hạt ở trạng thái lơ lửng.

Như vậy sẽ xảy ra sự phân riêng của hỗn hợp hạt, tức là quá trình phân loại được thực hiện.

Để xác định khả năng phân loại sản phẩm theo tính chất khí động ta cần phải xác định được các trị số của các lực tác dụng lên hạt trong dòng khí.

Trọng lực G xác định theo công thức:

G = mg

Sức cản của môi trường R được tính theo công thức:

R=kykFm(vk - vh)2

Trong đó m- khối lượng của hạt, kg;

g- gia tốc trọng trường, m/s2;

k- khối lượng riêng của không khí, kg/m3;

vk- tốc độ dòng khí, m/s

vh- tốc độ chuyển động của hạt vật liệu, m/s

Fm- diện tích mặt cắt ngang của hạt, tức là hình chiếu của hạt trên mặt phẳng vuông góc với với véc tơ vận tốc tương đối của dòng không khí vk -vh.

k- hệ số sức cản khí động, phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng hạt, trạng thái bề mặt của hạt (độ nhẵn và độ lồi lõm), vị trí của vật thể đối với hướng của dòng không khí và tính chất của dòng khí. Trị số k được xác định bằng thực nghiệm nếu biết tiết diện ngang của hạt Fm.

Nếu hạt lơ lửng trong dòng khí thì tốc độ của nó bằng 0 và trọng lực G được cân bằng với lực cản của môi trường, khi đó:

R=kykFmv2th=G

vth- - tốc độ tới hạn của hạt, m/s.

Từ phương trình này ta tìm được:

Như vậy, mỗi loại hạt hay tạp chất đều có thể có tốc độ tới hạn khác nhau khi ở trong dòng khí. Khi dòng khí có tốc độ vk thổi từ dưới lên sẽ sảy ra 3 trường hợp:

- Nếu hạt hay tạp chất có vth< vk sẽ bay theo không khí;

- Nếu hạt hay tạp chất có vth = vk sẽ ở trạng thái lơ lửng;

- Nếu hạt hay tạp chất có vth> vk sẽ rơi xuống dưới.

Như vậy, bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng khí thích hợp có thể phân chia và tách ra thành phần tạp chất và loại hạt khác nhau.