Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ПО КРУПНОСТИ В СЕЧЕНИИ ПОТОКА ГИДРОСМЕСИ

Распределение твердых частиц в зависимости от крупности в сечении потока гидросмеси имеет большое теоретическое и практическое значение. Распределение разнородных по крупности частиц в сечении потока обусловливает структуру потока, которая полностью определяет основные параметры гидротранспорта: потери напора и значение критической скорости.

Изученные закономерности в распределении твердых частиц по крупности в турбулентных потоках жидкости позволяют создавать специальные устройства, называемые гидроклассификаторами, для гидравлической классификации зернистых грунтов.

До сих пор в литературе о наносах существует мнение, что для описания поведения отдельных фракций (классов крупностей) твердых частиц в потоке гидросмеси применим (в своеобразном толковании) принцип парциальных давлений Генри—Дальтона, сформулированный для смеси различных газов.

Фракции разнородных по крупности твердых частиц, переносимых потоком воды по трубам или лоткам, распределяются по сечению потока не так, как они распределялись бы по сечению, находясь в потоке не в смеси с другими фракциями, а изолированно. Как установлено, при транспортировании различных фракций в смеси друг с другом мелкие фракции как бы вытесняются из нижних слоев потока более крупными, транспортируемыми обычно именно этими близкими ко дну слоями потока.


Опыты показали, что мелкие фракции в большей мере насыщают верхние слои потока, в то время как в нижних слоях находятся более крупные фракции.

Приведенная ниже схема (рис. 107) объясняет причины, обусловливающие распределение твердых частиц по крупности в сечении потока гидросмеси, причем схема в основном дает только качественную картину, а для количественного выражения закона распределения твердых частиц по крупности на вертикали сечения потока требуется еще доработка.

Рассмотрим некоторую частицу размером d на высоте у от дна потока. Структура потока, обусловившая взвешенный перенос частицы крупностью d, плотностью ртв, на отметке у, задана эпюрой распределения скоростей. Условно признаем принцип Дюпюи действительным, т. е. полагаем, что можно применить интеграл Бернулли для сечений двух элементарных струек, лежащих в одной плоскости, перпендикулярной направлению средней скорости потока. Первую струйку выбираем на высоте у\ от дна (непосредственно над твердой частицей), вторую струйку — на высоте у2 от дна потока (непосредственно под твердой частицей). Скорость в сечении первой струйки обозначаем i>\, скорость в сечении второй струйки — и2. Зная, что поток не потенциальный, но имея в виду многократно экспериментально продемонстрированный эффект Дюпюи—Магнуса, напишем для выбранных сечений интеграл Бернулли (Коши):



Поскольку у дна потока градиент скорости имеет наибольшее значение и убывает к поверхности (оси) потока, то, естественно, у дна удерживаются во взвеси наиболее крупные частицы и чем выше от дна, тем меньше крупность переносимых частиц. Мелкие частицы, находящиеся в области преобладания крупных частиц, как бы вымываются в верхние слои вследствие возникающего циркуляционного обтекания жидкости вокруг крупных частиц. Этому же способствует то обстоятельство, что среднее значение вертикальной составляющей скорости жидкой фазы во взвесе- несущем потоке, направленной ввеих (y=slF), не равно нулю.

Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб и доп М., Стройиздат, 1974, 223 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики