Биоинженерия. Методическая разработка для студентов специальности 070100 "Биотехнология". Балдаев Н.С. - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

Теоретическое значение задерживающей способности одно-
го волокна вследствие инерционного осаждения частиц
η
можно выразить следующим уравнением:
f
db /
0
=
′
η
. (3.6)
По расчетам Ленгмюра, значение η
0
' равно 0 при ψ=1/16,
хотя другие исследователи показали теоретически, что су-
ществует другое соотношение
между значениями η
0
' и ψ в
тех случаях, когда имеем дело с материалами нецилиндри-
ческой формы.
Обозначив критическую скорость воздуха, соответст-
вующую условию
ψ=1/16, как V
0
, можно записать
()
2
1251
pp
f
c
dC
d
v
ρ
µ
⋅= . (3.7)
Подставив значения
ρ
p
=1,0 г/см
3
и µ=1,8·10
4
г/(см·сек)
(воздух при 20° С) в уравнение (3.7), можно построить кри-
вые, представленные на рис. 3.4, где параметром является
диаметр
d
f
волокон. Значение С определяется из эмпириче-
ского уравнения.
Рис. 3.4 может быть полезен для определения ориенти-
ровочного значения величины
v
с
, ниже которого инерцион-
ным осаждением частиц можно пренебречь.
б) Захват частиц
Если частицы не имеют массы, они точно следуют по
направлению линий тока воздуха; бактерии, хотя и имеют
массу, но она так незначительна, что они движутся по на-
правлению, близкому к направлению линий тока. Когда
частицы, взвешенные в потоке воздуха, задерживаются при
соприкосновении с волокнами, то (см. рис. 3.3) говорят, что
они захвачены. Поток воздуха, который находится на рас-
стоянии
d
р
/2 от поверхности волокна при значении θ=π/2
(см. рис. 3.3), является предельным условием для осаждения
частиц по мере того, как они проходят около цилиндриче-
ского волокна. Задерживающую способность одного волок-
на, обусловленную захватом, можно рассчитать с учетом
предельной ширины
линий тока воздуха,
равной
d
р
/2.
По Ленгмюру, зна-
чение
η
0
" можно рас-
считать из следующего
уравнения,, в котором
N
R
=d
р
/d
f
и скорость воз-
духа в набегающем по-
токе
v
0
принимается
равной скорости потока
воздуха
V вокруг ци-
линдра (уравнение 3.8)
Рис. 3.4. Вляние диаметра
волокон d
f
и даметра частиц
d
p
на критическую скорость
v
c
инерционного осаждения
()
()()()
+
++−++
−
=
″
R
RRR
N
NNN
N 1
1
11ln12
ln00,22
1
Re
0
η
,
(3.8)
где
N
Re
=d
f
vρ/µ;
ρ - плотность воздуха.
в) Диффузионное осаждение
Малые частицы способны к броуновскому движению и
по мере удаления от места входа могут задерживаться на
поверхности волокон. Если ширина потока частиц равна 
Теоретическое значение задерживающей способности одно-        частиц по мере того, как они проходят около цилиндриче-
го волокна вследствие инерционного осаждения частиц η         ского волокна. Задерживающую способность одного волок-
можно выразить следующим уравнением:                          на, обусловленную захватом, можно рассчитать с учетом
                                                                                               предельной      ширины
                         η 0′ = b / d f .            (3.6)                                     линий тока воздуха,
                                                                                               равной dр /2.
   По расчетам Ленгмюра, значение η0' равно 0 при ψ=1/16,                                         По Ленгмюру, зна-
хотя другие исследователи показали теоретически, что су-                                       чение η0" можно рас-
ществует другое соотношение между значениями η0' и ψ в                                         считать из следующего
тех случаях, когда имеем дело с материалами нецилиндри-                                        уравнения,, в котором
ческой формы.                                                                                  NR=dр/df и скорость воз-
   Обозначив критическую скорость воздуха, соответст-                                          духа в набегающем по-
вующую условию ψ=1/16, как V0, можно записать                                                  токе      v0принимается
                                      µd f                                                     равной скорости потока
                      vc = (1 ⋅ 125)           .    (3.7)
                                     Cρ p d p2                                                 воздуха V вокруг ци-
   Подставив значения ρp=1,0 г/см3 и µ=1,8·104 г/(см·сек)                                      линдра (уравнение 3.8)
(воздух при 20° С) в уравнение (3.7), можно построить кри-
вые, представленные на рис. 3.4, где параметром является
диаметр df волокон. Значение С определяется из эмпириче-                                                    Рис. 3.4. Вляние диаметра
ского уравнения.                                                                                            волокон df и даметра частиц
   Рис. 3.4 может быть полезен для определения ориенти-                                                     dp на критическую скорость
ровочного значения величины vс, ниже которого инерцион-                                                     vc инерционного осаждения
ным осаждением частиц можно пренебречь.

                                                                             1                                                      1 
                                                              η0″ =
б) Захват частиц
                                                                                         2(1 + N R )ln (1 + N R ) − (1 + N R ) +        ,
    Если частицы не имеют массы, они точно следуют по                 2(2,00 − ln N Re )                                         1 + NR 
направлению линий тока воздуха; бактерии, хотя и имеют
массу, но она так незначительна, что они движутся по на-                                                                            (3.8)
правлению, близкому к направлению линий тока. Когда           где NRe=dfvρ/µ;
частицы, взвешенные в потоке воздуха, задерживаются при          ρ - плотность воздуха.
соприкосновении с волокнами, то (см. рис. 3.3) говорят, что      в) Диффузионное осаждение
они захвачены. Поток воздуха, который находится на рас-          Малые частицы способны к броуновскому движению и
стоянии dр/2 от поверхности волокна при значении θ=π/2        по мере удаления от места входа могут задерживаться на
(см. рис. 3.3), является предельным условием для осаждения    поверхности волокон. Если ширина потока частиц равна

Страницы