Metodologia wyliczania rozkładu granicznej prędkości opadania ziaren sferycznych dla wysokich wartości liczb Reynoldsa

The particle settling velocity is the feature of separation in such processes as flowing classification and jigging. It characterizes material forwarded to the separation process and belongs to the so-called complex features because it is the function of particle density and size. i.e. the function of two simple features. The affiliation to a given subset is determined by the values of two properties and the distribution of such feature in a sample is the function of distributions of particle density and size. The knowledge about distribution of particle settling velocity in jigging process is as much important factor as knowledge about particle size distribution in screening or particle density distribution in dense media beneficiation. The paper will present a method of determining the distribution of settling velocity in the sample of spherical particles for the turbulent particle motion in which the settling velocity is expressed by the Newton formula. Because it depends on density and size of particle which are random variable of certain distributions, the settling velocity is a random variable. Applying theorems of probability, concerning distributions function of random variables, the authors present general formula of probability density function of settling velocity for the turbulent motion and particularly calculate probability density function for Weibull’s forms of frequency functions of particle size and density. Distribution of settling velocity will calculate numerically and perform in graphical form. The paper presents the simulation of calculation of settling velocity distribution on the basis of real distributions of density and projective diameter of particles assuming that particles are spherical.Prędkość opadania ziarna jest cechą rozdziału w takich procesach przeróbki surowców jak klasyfikacja czy wzbogacanie w osadzarce. Cecha ta opisuje materiał kierowany do procesu rozdziału i należy do tzw. cech złożonych, ze względu na to, że jest funkcją dwóch cech prostych, którymi są: wielkość ziarna i gęstość ziarna. Przynależność do określonego podzbioru ziaren jest określona przez wartość dwóch cech, a rozkład tych cech w próbce jest funkcją rozkładów gęstości i wielkości ziarna. Znajomość rozkładu prędkości opadania ziaren w osadzarce jest istotnym parametrem jak znajomość rozkładu wielkości ziarna w procesie przesiewania czy znajomość rozkładu gęstości w procesie wzbogacania w cieczach ciężkich. W artykule przedstawiono metodykę wyliczania rozkładu prędkości opadania ziaren sferycznych w warunkach ruchu turbulentnego wyrażonego przy pomocy równania Newtona. Zarówno gęstość jak i wielkość ziarna są zmiennymi losowymi o określonych rozkładach. W związku z tym prędkość opadania ziarna jako funkcja cech prostych tj. gęstości i wielkości ziarna będzie również zmienną losową o rozkładzie, który jest funkcją rozkładów argumentów prostych. Wykorzystując twierdzenia rachunku prawdopodobieństwa odnoszące się do rozkładów funkcji zmiennych losowych przedstawiono ogólny wzór na funkcję gęstości rozkładu prędkości opadania w warunkach ruchu turbulentnego. Empiryczne rozkłady wielkości i gęstości ziaren aproksymowano rozkładem Weibulla. Rozkład prędkości opadania wyliczono numerycznie i przedstawiono w postaci graficznej. W artykule przedstawiono symulację wyliczania rozkładu prędkości opadania w oparciu o rzeczywiste rozkłady gęstości i średnicy projekcyjnej ziaren zakładając, że ziarna mają kształt sferyczny