[工学]5 物 理 分 选2.ppt

5.3.4 颗粒在电选过程中的受力与分离 颗粒受力：库仑力F1、镜象力F3和非均匀电场力F2，同时还受到机械力的作用，包括重力和离心力。 1、颗粒受力 镜象力Fl 镜象力是指荷电颗粒的剩余电荷与该电荷在接地电极表面处的镜象位置感应产生符号相反的电荷, 此电荷称为镜象电荷。 图5-47 镜象力概念图 2、颗粒分离 颗粒在选别过程的受力情况如图5-48所示。导体、半导体和非导体颗粒的运动情况可用力学不等式表示如下： ① 导体颗粒在AB区 FK + F1+ Fg FL+FN ，落入导体产品斗中。 ② 中间产品半导体颗粒在BC区 FK + F1 FL+ FN + Fg cosα ，落入中矿斗中。 ③ 非导体颗粒在CDE区 F1 FL+ Fg cosα ，落入非导体产品斗中。 或 F1 FL+ Fg cosα ，被刷下落入非导体产品斗中。 5.4 复合物理场分选 5. 4. 1 复合物理场分选原理概述 实现作用力方向偏转或反向途径有三：①采用复合力场。②调节分选介质。③调节颗粒的表面性质（如润湿性）。 大多数分选方法均采用复合力场。磁选是磁场重力场，有时还加上离 心力场的复合分选过程，磁力方向与重力方向垂直，或与重力方向相反。电选中主要分选电动力的方向多与重力方向垂直。即使是重力分选，情况也不例外。古老的摇床对颗粒的分选作用是在大约垂直于重力场的床面上实现的，它综合利用了重力、介质阻力、摩擦力及惯性力的作用，使颗粒在床面上的流膜层中按粒度及密度分带, 从而进行分选。 5. 4. 2 复合物理场颗粒运动理论分类 复合物理场中颗粒运动的理论可大至分为三种类型： (1) 单颗粒的颗粒运动理论（定因法）； (2) 粒群(或泡沫)一流体的多相流动理论； (3) 利用实验、半理论分析、数理统计方法和数学模型归纳出的统计模型理论（模型法）。 5. 4. 3 物料加工中的复合物理场及求解方法 研究颗粒的运动首先计算出颗粒在物理场中的受力，关键的问题是如何求出物理场的分布。物料加工中常遇的、能够直接对颗粒产生场力的物理场有重力场、压力场、流场、磁场和电场等，绝大部分物料加工过程都涉及多种物理场，多种物理场共存时称为复合物理场，有时也称为综合力场。 各种物理场都可以用微分方程来描述，其求解方法有解析解法和数值解法两大类。解析解法需要掌握有关领域的系统知识和较深的数学理论，比较简单的物理场可以用解析法求出精确解，复杂的问题只能用数值解法求解。数值解法不需要高深的数学理论，而且有的数值解法对不同领域是通用的，适用面广，容易掌握。 5. 4. 4 颗粒运动理论简介 1. 颗粒运动微分方程 颗粒在流体中运动时，设除流体阻力R 外其余作用于颗粒上的力的合力为F，合力F是驱动颗粒在流体中运动的力，称为驱动力。当颗粒在流体中作加速度运动时，会带动周围的部分介质作加速度运动，表观上相当于颗粒的质量增加了，增加的质量称为联合质量，联合质量与颗粒排开的介质质量之比j称为联合质量系数。 根据牛顿力学第二定律，在考虑联合质量后颗粒运动的加速度与颗粒受力的关系可以表示为: m（1 + j ρ/δ）dv/dt = F + R 其中ρ是流体密度，δ是颗粒密度，m是颗粒质量，v表示颗粒运动的速度，上式是一个矢量常微分方程，在直角坐标系中可以分解为三个分量的常微分方程组。 2. 颗粒运动趋势分析 在非脉动或振动的物料加工设备中，颗粒进入分离设备后的加速度运动过程时间非常短，很快达到匀速运动；或者加速度很小，在较小的时间区间中可以近似作为匀速运动处理；那么就可以不考虑加速度项，颗粒运动微分方程可以简化为 F = －R 这时颗粒运动方向就是驱动力的方向 作颗粒运动趋势分析时，只关心颗粒向什么方向运动和运动速度的大小。由于驱动力的方向往往决定了颗粒的运动方向，只要计算出除流体阻力外作用于颗粒的各个分力，再确定出这些分力组成的合力(即驱动力)的方向，就知道颗粒可能会向什么方向运动。当待分离的不同颗粒受到的驱动指向同一方向时，就必须了解不同颗粒运动速度的快慢，即不同颗粒向同一方向运动趋势的大小。如果颗粒处于给定位置时的驱动力已知，就可以利用流体阻力的公式求出颗粒相对于流体的运动速度。 3. 颗粒运动轨迹的求解方法 在给定颗粒的初始位置和初始速度后，通过求解颗粒运动微分方程可以得出颗粒的运动轨迹。颗粒运动微分方程的求解可用解析解法和数值解法。实际问题中，涉及的物理场都比较复杂，颗粒在物理场中的受力与颗粒的位置或速度有关，运动微分方程往往是非线性的，很难求出解析解。