Напорная флотация с выделением воздуха из раствора реализуется в основном в схемах с дросселированием предварительно насыщенной воздухом жидкости. В результате дросселирования образуется большое число мелких пузырьков воздуха, которые обеспечивают флотирование загрязнений. Количество выделяющегося при флотации воздуха, дисперсный состав и счетная концентрация пузырьков, как ноказапо в гл. 5, имеет определяющее значение для эффективности флотационной очистки сточных вод.[ ...]
Образование мелких пузырьков, заполненных паром и выделяющимся из раствора газом при дросселировании потока насыщенной воздухом жидкости в напорных флотационный установках, является, по существу, распространенным в технике явлением, называемым кавитацией (от лат. сауИаэ — пустота). Явление парообразования и выделения газов в жидкости возникает в результате местного понижения давления в потоке. При последующем попадании пузырьков в область повышенного давления они захлопываются с большой скоростью, вызывая шумообразовапие и зрозноппое воздействие на поверхности рабочих элементов. Кавитационные явления оказывают серьезное влияние на движение судов, работу гребных винтов, гидравлических турбин, лопастных и центробежных насосов, запорио-регулирующей арматуры в гидравлических системах машин и аппаратов, технологических установках различных производств.[ ...]
Вопросы возникновения н развития кавитации являются одной из актуальных проблем гидродинамики. Онн рассмотрены в многочисленных работах [25—29]. Несмотря па большое число исследований, проводимых по проблеме кавитации со времен О. Рейнольдса (1873 г.), достигнутый в этой области уровень знаний пока не позволил создать законченную теорию кавитации. Многочисленные публикации посвящены обычно частным практическим задачам, и которых различные исследователи используют разные критерии оценки, разные методы наблюдения и фиксации кавитационных явлений.[ ...]
Отличительной особенностью кавитации в напорных флотационных установках является необходимость избежать или сократить до минимума- захлопывание или растворение пузырьков, образующихся при дросселировании насыщенной воздухом жидкости. Наилучшим в технологическом отношении продолжением кавитации здесь является создание условий во флота-циоином резервуаре для роста пузырьков за счет диффузии растворенного воздуха и предотвращения коалесценции.[ ...]
Теоретической основой процесса выделения газов из пересыщенных растворов в воде являются работы Д. Гиббса [30]. Основные положения этой теории сводятся к следующему.[ ...]
Изолированная система устойчива в том случае, если при любом бесконечно малом изменении ее состояния при постоянстве энергии энтропия остается постоянной или уменьшается. В том случае, если это условие сохраняется при любом конечном изменении состояния системы, она находится в абсолютно устойчивом состоянии. Если же при некоторых конечных изменениях состояния энтропия системы возрастает, то она находится в относительно устойчивом состоянии, называемом мета-стабильным. Такой системой являются пересыщенные растворы, к числу которых относятся и растворы газов (воздуха) в воде при напорной и вакуумной флотации. Появление зародышей новой фазы в мстастабильной системе способствует переходу ее в стабильное состояние.[ ...]
Значительное развитие теория возникновения новых фаз получила в работах М. Фольмера, И. Я. Френкеля, О. М. Тодеса, Я. Б. Зельдовича, Б. В. Дерягина [31—37]. Самопроизвольное протекание процессов фазовых переходов в дисперсных системах определяется изменением энергии Гиббса, под которой понимается максимальная работа системы. Она складывается из работы образования объема повой фазы /4„г. и работы образования новой поверхности раздела фаз Ат,ов .[ ...]
На рис. 4.1 показано изменение энергии Гиббса при образовании пузырька в зависимости от его радиуса. На графиках видно, что при / п<Г ф процесс идет с увеличением Ав и только при образовании зародыша пузырька с ги>/-кр начинается самопроизвольный рост с уменьшением АС.[ ...]
Таким образом, процесс выделения новой фазы состоит из двух стадий: возникновения зародышей пузырьков и их роста. Первая из этих стадий протекает с увеличением энергии Гиббса системы и поэтому термодинамически затруднена, а вторая идет самопроизвольно со значительным убыванием энергии Гиббса.[ ...]
Не всякий зародыш дает начало росту пузырька, так как он может снова раствориться, если его размеры меньше некоторых критических при данном пересыщении среды. Критические радиусы зародышей пузырьков, вычисляемые по формуле (4.5), заключены в интервале 10 3—10-4 см, т. е. содержат 106—10й молекул газа (пара). Вероятность образования таких зародышей мала. С повышением температуры и ростом степени пересыщения жидкости газом вероятность возникновения зародыша увеличивается.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимость изменения энергии Гиббса ДО при образовании пузырька от его размеров г„ прп разном поверхностном натяжении а на границе жидкость—газ. |
 |