welcome (Практикум 1), страница 10

6.2. Седиментометр СВ-11. Включают весы (кнопка On/Off). Весы должны быть включены за 20минут до начала измерений. Включают нетбук и заходят в систему какпользователь CommonUser.2. Запускают программу «Седиментация» c помощью ярлыка на рабочемстоле.3. По указанию преподавателя получают порошок и жидкую фазу дляпроведения седиментационного анализа.664. В стеклянный цилиндр с миллиметровыми делениями наливаютжидкость до уровня на 1-2 см ниже края цилиндра, погружают в цилиндрчашечку, устанавливают цилиндр под весами, удерживая чашечку за петлю наконце нити, и подвешивают нить на крючок весов. Необходимо следить за тем,чтобы на чашечке не было пузырьков воздуха.

Цилиндр располагают такимобразом, чтобы чашечка не касалась его стенок. Расстояние от чашечки до днацилиндра должно составлять 2–3 см.5. После того как показания массы на дисплее весов перестанутизменяться, весы обнуляют нажатием на кнопку Zero/Tare , на весах должноотобразиться числовое значение (0.0000).6. По шкале цилиндра определяют высоту столба жидкости Н (см) надчашечкой.7.

Заносят в программу исходные данные (вкладка Данные). В поле«Данные студента» выбирают номер группы и факультет, записывают череззапятую фамилии и инициалы исполнителей, в поле «Экспериментальныеданные» вносят температуру окружающей среды, названия жидкой и твердойфаз, плотность твердой и жидкой фаз, вязкость жидкой фазы и высоту столбажидкости над дном чашечки. Переходят на вкладку График и наводят курсорна кнопку Старт (не нажимая ее!).8.

Снимают чашечку с крючка, достают цилиндр из под весов, извлекаютчашечку, измеряют объем жидкости, налитой в цилиндр, и снова заполняют еюцилиндр.9. По указанию преподавателя берут навеску порошка для приготовления0,5% суспензии и вносят ее в цилиндр с жидкостью.10. Приготовленную в цилиндре суспензию тщательно перемешивают спомощью специальной дисковой мешалки.

Перемещая диск вверх и вниз втечение 2-3 мин, добиваясь равномерного распределения частиц суспензии повсему объему.11. Вынув мешалку, быстро погружают в суспензию чашечку, удерживаяеё за петлю, ставят цилиндр под весы и подвешивают чашечку к крючку.6712. Сразу после подвешивания чашечки нажимают кнопку Старт навкладке График (если поля «Данные студента» и «Экспериментальныеданные»вовкладкеДанныенебылизаполнены,топоявитсясоответствующее сообщение, и запись данных производиться не будет). Наэкране появляется график зависимости веса осадка от времени седиментации,который строится в режиме реального времени.13.

После того, как вес чашечки перестанет меняться со временем,необходимо завершить эксперимент и сохранить полученные данные. Для этогонажимают кнопку Стоп на вкладке График. При этом запись данных будетостановлена и появится кнопка Просмотр и печать.14. При нажатии на кнопку Просмотр и печать открывается окноПросмотр результатов.

В этом окне слева находится поле «Списокфайлов», в котором отображаются названия файлов данных. При наведениикурсора на файл данных в списке справа отображается график зависимости весаосадка от времени, соответствующий выбранному файлу данных.15. Для того чтобы распечатать полученные данные и график нажимаюткнопкуПечать,просмотрапослечегораспечатываемойпоявитсястраницы.возможностьДанныепредварительногораспечатываютсяслогарифмическим шагом по времени, график строят по тем же данным.

Принажатии кнопки(Ctrl-P) сокращенные данные и график распечатываются напринтере в практикуме (перед нажатием кнопкиубедиться в том, чтокомпьютер и принтер включены). Распечатку подшивают к рабочему журналу ипредставляют преподавателю.16. Снимают чашечку с крючка, достают цилиндр из-под весов, сливаютсуспензию,промываютцилиндричашечку,заливаютвцилиндрдистиллированную воду, погружают в нее чашечку и подвешивают к весам.17.

Выключают компьютер, весы не выключают.Обработка полученных результатов.1. По полученным данным построить зависимость веса осадка Р (разностьмежду весом чашечки с осадком и без него) от времени оседания t – кривую68седиментации или кривую накопления осадка. Пример такой зависимостиприведен на рис.6.3. В начале оседания частиц полидисперсной суспензиизависимостьP (t )линейна, а скорость накопления осадка постоянна,dP / dt =const, до тех пор, пока не выпадут частицы самого большого размера.Далее скорость накопления осадка будет уменьшаться до тех пор, пока невыпадут частицы самого маленького размера.

Вес осадка при этом оказываетсяпостоянной величиной ( dP / dt = 0 ), а зависимость Р(t), соответствующая этомуучастку, выходит на прямую, параллельную оси абсцисс.Рис. 6.3. Седиментационная кривая.2. Из полученной зависимости определить время tmin , соответствующееполному выпадению частиц самого большого радиуса rmax по отклонениюзависимости P(t ) от линейности (рис.6.3).3.

Определить максимальное время tmax , соответствующее полномувыпадению частиц минимального размера rmin, проводя касательную к кривойнакопления так, чтобы она совпала с горизонтальным линейным участком.Абсцисса точки отрыва этой касательной от кривой накопления осадка (точка В69рис. 6.3) соответствует t max , а ордината – весу всех частиц, выпавших начашечку РВ.Накопление осадка в процессе оседания описывается уравнениемСведберга–Свен–Одена:Pi = qi + ( dP / dt )i ti ,(6.5)где Pi – общий вес осадка, соответствующий времени ti , qi – вес частиц,полностью осевших к данному времени ti , т.е. частиц, имеющих радиусбольший, чем ri ; (dP / dt )i t i – вес частиц, радиус которых равен и меньше, чем ri ,и которые определяют скорость (dP / dt )i оседания в данный момент времени ti.Скорость оседания частиц радиуса ri , равна vi = H / t i и с учетом уравнения (6.4)r рассчитывается как:iri =9ηHH,=K2(ρ − ρ0 ) gtiti(6.6)где η – вязкость дисперсионной среды (для воды 1.10–3 Па.с).4.

Рассчитать фракционный состав суспензии по кривой накопленияграфическим методом, используя уравнения (6.5) и (6.6). С этой целью накривой накопления выбрать 8–10 точек с наибольшей кривизной и определитьзначения ti , qi и Pi , соответствующие этим точкам: qi находят как отрезок,отсекаемый на оси ординат касательной, проведенной к зависимости Р(t) вточке с координатами (ti, Pi).

Данные занести в таблицу 1.5.Спомощьюуравнения(6.6)рассчитатьрадиусычастиц,соответствующих времени выпадения ti , и также занести в таблицу 1. Радиусычастицможнорассчитатьтакжеспомощьюномограммы(выдаетсялаборантом).Таблица 1. Экспериментальные данные, полученные из анализа кривойнакопления.tiritminrmaxPi70qit3r3P3tmaxrminPBОО36. Построить интегральную и дифференциальную кривые распределениячастиц по размерам (примеры кривых приведены на рис.6.4).Рис. 6.4. Интегральная (а) и дифференциальная (б) кривые распределениячастиц по размерам.Для построения интегральной кривой распределения частиц по размерамнеобходимо определить относительное содержание частиц с радиусом большимri , как ( OOi / OPB ) 100%.

Данные занести в таблицу 2. Затем на оси абсциссотложить значения радиусов в интервале rmin − rmax , на оси ординат – процентноесодержание частиц. Пример такой зависимости приведен на рис. 6.4 а. Спомощью интегральной функции распределения можно определить процентноесодержание частиц с радиусом, большим ri , а также процентное содержаниечастиц в любом заданном интервале радиусов от r1 до r2 как разность Q2– Q1.Таблица 2. Данные для построения интегральной кривой распределениячастиц по размерам.71rQi = (OOi / OPB )100%tminrmax0%t2r2..............tmaxrmin100%Q2 = (OO2 / OPB )100%Q27. Построить дифференциальную кривую распределения частиц поразмерам на основе построенной ранее интегральной кривой распределения. Поинтегральной кривой найти значения (– ΔQ / Δr )>0 для различных интерваловрадиусов.

Если содержание фракции от r1 до r2 , в которой средний радиусчастиц r = (r1 + r2 ) / 2 , равно ( − ΔQ ), то доля этой фракции F (r ) = −ΔQ /(r1 − r2 ) .Данные занести в таблицу 3 и построить зависимость ΔQ / Δr = f (r ) .Таблица3.Данныедляпостроениядифференциальнойкривойраспределения частиц по размерам.ΔrrrΔQΔQ / Δr0rmaxr2r3r3 − r2(r2 + r3 ) / 2Q3 − Q2ΔQ /(r1 − r2 )...............0rminПример такой зависимости представлен на рис.