重力沉降法测定流体中颗粒运动阻力系数及其验证.pdf

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1、第35卷第1期矿冶工程V0l_35№I2015年02月MININGANDMETALLURGICALENGEERINGFebruary2015重力沉降法测定流体中颗粒运动阻力系数及其验证①库建刚，何逵，徐露，于红星(福州大学紫金矿业学院，福建福州350116)摘要：基于固体颗粒沉降原理，结合Verlet速度算法设计了颗粒在流体中运动阻力系数的测量装置，完成了聚钨酸钠溶液和合成油SAE5W一40两种流体阻力的测量。最后采用BrookfieldDV—II黏度计对测量结果进行了比较。结果表明：单个球形颗粒在两种流体中做自由沉降运动且介质绕流

2、球体的流态为层流时，两种测试方法得出的颗粒运动阻力与颗粒直径的变化规律一致，在29℃时，两种方法测得合成油和聚钨酸钠溶液中颗粒的运动阻力系数平均误差分别为9．44％和3．43％。关键词：重力沉降；流体；黏度；阻力系数中图分类号：TD05文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2015．叭．009文章编号：0253—6099(2015)01—0031—04MeasurementandValidationofDragCoeficientofParticlesinFluidbyGravitySettling

3、MethodKUJian—gang，HEKui，XULu，YUHong-xing(CollegeofZo'inMining，FuzhouUniversity，Fuzhou350116，Fufian，China)Abstract：BasedonparticlesettlingprinciplecombinedwithVerlet—velocityalgorithm，asetofexperimentalinstrumentformeasuringdragcoeficientsofparticlesinvariedfluidswasest

4、ablished，throughwhichtheflowresistanceofsodiumpolytungstate(SPT)solutionandsyntheticoilSAE5W／40wasmeasuredandthedatawerecomparedwiththoseobtainedbyBrookfieldDV一Ⅱviscometer．Theresultsshowthat，whenasinglesphericalparticlefallsfreelyintwokindsoffluidthatislaminarflowcircu

5、latingthesphefic~particle，thesamerulesofchangewereobtainedbytwomethodforthedragandsizeofparticles．FortheparticlesinsyntheticoilandSPTsolutionat29℃．theaveragerelativeerrorfordragcoeficientsobtainedbytwoapproachesare9．44％and3．43％．respectively．Keywords：gravitysettling；flu

6、id；viscosity；dragcoeficient随着计算机模拟在浮选、重选、磁选等两相流中的阻力，则可避免颗粒形状、表面黏附层及颗粒转动对阻应用，固体颗粒在流体中的受力分析显得越来越重力计算造成的影响，对颗粒在流体中的动力学分析更要1-2]，固体颗粒在介质中运动阻力的计算是动力学具有实际意义。本文介绍了一种利用单颗粒自由沉降分析的一项重要内容。由于固体颗粒在介质中的运动法测量颗粒在流体中运动阻力的方法，该装置简单易阻力与流体黏度、密度及相对速度有关，而且受以用，适用于不同黏度流体中颗粒运动阻力的测定。下几个因素的影响：一是颗粒

7、形状，即颗粒往往不是球1实验原理形的，其当量直径难以确定；二是颗粒在流体中运动时，表面往往会黏附一层流体薄膜，导致颗粒的有效1．1自由沉降法原理直径发生改变叫；三是颗粒在运动过程中具有旋转固体颗粒在流体中仅受自身重力、流体浮力和二运动，使其受到的阻力发生较大变化“。因此，单者相对运动时产生的阻力的作用而不受其他机械力干纯采用介质黏度和流体阻力公式计算的阻力与实际阻扰的沉降过程称为自由沉降。沉降开始时，颗粒的初力有较大的偏差，使动力学分析的结果不具有实际意加速度为g，然后在重力和介质阻力作用下颗粒将做义。因此，采用单颗粒自由沉降法测定

8、颗粒绕流为层加速度减小的加速运动，最后，当阻力和重力相等时，流时的流体黏度系数，进而计算颗粒在流体中的运动沉降速度达到最大值，即为颗粒的自由沉降末速。自①收稿日期：2014—09—07基金项目：国家自然科学基金资助项目(5110404