Осаждение частиц плотноупакованной суспензии

2 января 2009

Процесс гравитационного разделения фаз - одно из старейших технических ноу-хау, используемое практически во всех областях промышленности. Классический случай осаждения твердой сферы в объеме неподвижной вязкой жидкости был исследован Стоксом с выработкой выражения для терминальной скорости осаждения. Тем не менее, реальные технологические процессы, включающие доли частиц до 70% процентов объема, характерны существенным отклонением скорости осаждения частиц от аналитических зависимостей.

Это объясняется тем, что при осаждении в плотноупакованной суспензии, столкновения между частицами приводят к диссипации энергии системы, замедляя осаждение. Более того, вытеснение жидкой фазы на дне сосуда приводит к конвекционным контр-токам несущей среды, возникновению нестабильностей Тейлора.

Осаждение частиц в плотноупакованной суспензии был исследован для нужд фармацевтической промышленности для полномасштабного сосуда реального объема. Модель многофазного потока была основана на методе Эйлера с использованием кинетической теории гранулярных материалов. Такие детали процесса, как возникновение вертикальных контр-токов несущей среды были воспроизведены с большой степенью точности, что позволило валидировать функцию замедленного осаждения (hindered settling function) с невязкой в 3% относительно технологических данных.