對于礦粒的沉降,可以認為:若礦粒的密度和體積當量直徑與外形顆粒相同時,那么
由于形狀所引起的沉降速度的差別,可完全歸結到阻力系數(shù)的不同。因此,計算礦粒沉降
的阻力及沉降速度時,式中的球體直徑d應用礦粒的體積當量直徑dv代替而阻力系數(shù)ψ也應采用礦粒沉降時所得的實驗值,即
當個dv=d,球形顆粒與礦粒又是同一密度,即
式中Φ是礦粒沉降速度公式中的形狀修正系數(shù),或簡稱形狀系數(shù)。也就是說,若用球體沉降速度的公式計算形狀不規(guī)則的礦粒沉降速度時,必須引入一個形狀修正系數(shù)。若將形狀系數(shù)Φ與球形系數(shù)X作一比較,可以看出,兩者是很接近的。因此,在進行粗略計算時,可用球形系數(shù)X取代形狀系數(shù)Φ。這說明了,使用形狀系數(shù)來表示物體形狀特征,在研究礦粒沉降運動時,具有實際意義。
第五節(jié) 顆粒在垂直等速介質流中的運動
前面所討論的是顆粒在靜止介質流中的運動規(guī)律,但重力分選過程大都在具有垂直流動(上升或下降)的介質中進行,即礦粒是在非靜止介質中運動,礦粒有運動速度,而介
質也有運動速度,對這個問題的分析,是向研究實際的分選過程又邁進了一步。
為了使問題簡化和便于討論,假定垂直流動的介質是等速介質流,現(xiàn)對等速上升流和
等速下降流,分別加以分析。
一、顆粒在垂直等速上升介質流中的運動
顆粒在垂直等速上升介質流中,受到的作用力主要有兩種,一是顆粒在介質中的重力
G0,另一是當顆粒與介質之間發(fā)生相對運動時,
顆粒所受到的介質阻力R。
假定顆粒自身的運動速度為v,等速上升介質的流速為u a(見圖2-13a),則顆粒與介質之間的相對運動速度vc為
當顆粒運動的加速度以時,說明作用在顆粒上的力G0和R是平衡的,顆粒的速度成為定值,這個定值速度稱為顆粒在垂直等速上升介質流中的運動末速,以v’0表示。
v’0=v0-ua
可見,顆粒在垂直等速上升介質流中的運動末速v’0等于顆粒在靜止介質中的沉降末速v0與介質流速ua之差。
ua>v0時,v’0為負值,顆粒將被上升流沖起而向上運動;
ua<v0時,v’0為正值,顆粒向下運動;
ua=v0時,v’0=0,顆粒在上升介質流中呈懸浮不動。
二、顆粒在垂直等速下降介質流中的運動
顆粒在流速為ub的垂直等速下降介質流中,以速度v向下運動(圖2-13b),顆粒與介質間的相對運動速度為vc。因討論是顆粒密度δ大于介質密度ρ的情況,因此,顆粒是以速度v的方向向下運動,而介質流速ub方向也向下,故相對速度為