Д.т.н. Сулейменов О.А.

Таразский государственный университет, Казахстан

Поведение частиц в камерном электростатическом сепараторе

В камерных сепараторах, благодаря диэлектрическим свойствам воздуха, как во многих других аппаратах электронно-ионной технологии, создают напряженность электростатического поля E оптимальную для формирования траектории частиц. Сила F_Э, действующая в электростатическом поле на частицу с зарядом q определяется по закону Кулона

F_Э = q E

Установившаяся скорость движения частицы определяется силой сопротивления среды F_B. Значение силы сопротивления определяется относительной скоростью обтекания частицы V воздушным потоком, поэтому зависит от направления транспортировки частицы относительно сил гравитации (mg), отношения скорости потока воздуха W_П к скорости частицы V_ч и аэродинамического коэффициента сопротивления .

В общем случае, уравнения движения частицы в камерном электростатическом сепараторе имеет вид

(1)

В зависимости от конструктивных особенностей аппаратов и параметров сепарации направления сил могут меняться. Поэтому проведем анализ переходных процессов движения частиц в вертикальном, нисходящем потоке газа. Принимаем направление потока и скорости частиц положительными (рисунок ).

Тогда, скорость обтекания частицы будет равна

(2)

Как следует из рисунка, при скорости потока , превышающей скорость частицы , скорость обтекания частицы направлена вверх, т.е. в противоположную сторону движения потока. А при скорости частицы , превышающей скорость потока , ее направление совпадает с направлением потока.

Поскольку сила сопротивления воздушного потока F_в направлена противоположно вектору скорости обтекания частицы , то для случая имеем

(3)

В противном случае, тогда действительно выражение

(4.4)

При этом ускорения развиваемые частицами не слишком велики, что позволяет пренебречь рядом расчетных параметров.

Рисунок . Направления скорости обтекания V частицы в зависимости от соотношения W_п и V_ч : а) W_п < V_ч; в) W_п > V_ч; с) W_п = V_ч

Равенство приводит нулевому значению F_в, следовательно, в установившемся режиме имеем

(4)

Этот режим является основным при электростатической сепарации мелкодисперсной фракции стандартной фосфоритной муки тонкого помола.

В электростатических сепараторах реализуется разделение твердых дисперсных материалов в ламинаризованном потоке. Под ламинаризацией в данной работе принято понятие удерживания ламинарности течения при повышенных значениях числа Рейнольдса с помощью специальных технических решений. Разработана конструкция сепаратора, в которой цель достигается применением электродов аэродинамической формы. В такой сепарационной камере удается удерживать ламинарность воздушного потока в исследуемом диапазоне скорости.