Глава 02.5 Дисперсность материала

Дисперсность материала имеет большое значение при выборе способа сушки и конструкции сушильного аппарата; она опреде­ляет физические и другие свойства материала. Например, от величины частиц зависят цвет, кажущаяся плотность, сыпучесть, растворимость материала. Под дисперсностью понимают отноше­ние поверхности тела к его объему. Она является термодинами­ческой величиной, характеризующей развитие поверхности раз­дела двух фаз, например твердой и газообразной:

 

 

Дисперсные материалы (порошки, зернистые материалы и т. д.), получаемые в ряде процессов (процессы кристаллизации, распыле­ние жидкостей, размол и т. д.), состоят из большого количества частиц и подчиняются статистическим законам. Эксперименталь­ные исследования этих процессов показали, что распределение час­тиц по диаметру в совокупности имеет в общем непрерывный характер с наличием одного экстремума.

Полидисперсные системы характеризуются кривыми распре­деления, величинами среднего диаметра и удельной поверхности частиц. Кривые, показывающие изменения относительного коли­чества частиц, относительной величины поверхности, относитель­ной массы или объема, приходящихся на единицу интервала раз­меров Дб, называются соответственно относительными количе­ственными, поверхностными (массовыми, весовыми), объемными кривыми частот, или дифференциальными кривыми (рис. 1-10, а). Этим кривым соответствует общее уравнение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривые, характеризующие относительное количество частиц, размеры которых меньше заданного, а также относительную вели­чину их поверхности, массы или объема, принято называть соот­ветственно относительными суммарными количественными, по­верхностными, массовыми или объемными кривыми (кривыми сумм, или интегральными, рис. 1-10, б).

Общее уравнение таких кривых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривая, построенная в этих координатах, является примером дифференциальной кривой распределения (в данном случае массы). Обычно такая кривая имеет один максимум, соответствующий  вероятнейшему диаметру частиц. Площадь под кривой равна единице.

Кривая может иметь вид плавной линии при достаточно боль­шом количестве частиц в интервалестремящемся к нулю.

Очевидно, чем ближе расположены точкитем равномернее измельчение частиц (или распыление).

Для построения интегральной кривой распределения массы (весовой кривой) по оси абсцисс следует откладывать диаметры частиц, а по оси ординат — суммарный объем (массу) частиц, диаметр которых меньше, чем б₁- (б_t — средний диаметр для интер­вала Дб, рис. 1-10, б). Очевидно, что при построении количест­венных, поверхностных, объемных кривых распределения сле­дует поступать аналогично.

На основании многочисленных опытов по диспергированию твердых тел и жидкостей были построены и проанализированы кривые распределения и выявлен их аналогичный характер. Была показана также зависимость координат точки перегиба, вели­чины максимума, наклона ветвей, значений бт1п и бтах от кон­структивных особенностей диспергирующего устройства, физи­ческих свойств тел и окружающей среды, режимных условий.

Устойчивость кривых распределения свидетельствует о суще­ствовании определенных закономерностей, для установления ко­торых многие исследователи пытались найти конкретные урав­нения дифференциальных и интегральных кривых. Необходимость в таких уравнениях обусловлена тем, что с их помощью можно вычислять число и поверхность частиц, их массу и объем, усред­ненные размеры, рассчитывать процессы движения, тепло- и массообмена.