[scheikunde] Industriële scheidingstechnieken

Sodium

Dag allemaal,

Ik heb een probleem bij het onderstaande vraagstuk;

Water verontreinigd met bolvormige slibdeeltjes wordt via een open goot geleid naar een sedimentatiebak, waar de slibdeeltjes in dienen te bezinken. Het debiet dat toekomt in de sedimentatiebak is 0.02 m³/s. De sedimentatiebak is 4 m breed en 10 meter lang en is, met vloeistof, gevuld tot 0.5 m hoogte (de deeltjes komen toe aan de zijde van 4 m lang). Bereken de straal van de kleinste slibdeeltjes die de bodem van de sedimentatiebak zullen bereiken en ga na of deze berekening geoorloofd is. Extra

gegeven: ρ(deeltjes)=1500 kg/m³

Mijn probleem is dat wij in de les hier nooit oefeningen hebben over gemaakt en enkel de theorie. En in de theorie staat nergens formules hoe je de straal van de deeltjes kunt achterhalen. Het enigste dat ik weet is dat het over een continue bezinkinssnelheid gaat. Maar ik zou niet weten hoe ik hieraan moet beginnen

Hopelijk kunnen jullie mij verder helpen

Met vriendelijke groet

Sodium

NW_

Vermoedelijk zal dit op te lossen zijn mits toepassing van de wet van Stokes. Deze formule geeft het verband weer tussen de bezinkingssnelheid van de deeltjes (v₀), en de diameter van de partikels. De vergelijking is als volgt:

v₀ = (d².(rp-r)*g)/18*µ

Met:

d²: diameter van de deeltjes,

rp: specifieke massa van de deeltjes,

r: dichtheid van de vloeistof

µ: viscositeit van de oplossing

Sodium

Als ik die formule bezie denk ik meteen aan de formule voor 'Laminaire bezinkingssnelheid' kan dat kloppen?

Sodium

Maar ik kan de Wet van Stokes niet toepassen. Want ik moet de diameter van de deeltjes invullen. Maar die heb ik niet. Want ze vragen mij om de straal van de deeltjes te berekenen.

Marko

Je moet de berekening dus net andersom doen. Je kent de snelheid, dat wil zeggen, de te gebruiken snelheid kun je afleiden uit andere gegevens die in de opgave staan genoemd. Daarmee kun je de overeenkomstige straal berekenen.

Kijk nog eens met een nieuwe blik naar de opgave, en laat weten hoe ver je komt.

Sodium

Ik heb het geprobeerd en heb het zo opgelost;

Ik heb de lengte, breedte en hoogte van het vat. Dus ik kan de A berekenen, die is 94 m².

Ik heb Q_v, dus kan ik de bezinkingssnelheid bepalen met de formule;

v_d = Q_v / A. De bezinkingssnelheid van de deeltjes is 2,12*10^-4 m/s. En dan heb ik de formule van Stokes omgezet naar de D van de deeltjes.

D= √(v_d *18*η)/(Δp*g)

D= 2,79*10^-5 m

r = 1,40*10^-5m = 0,140 mm

Ik weet niet of de methode die ik gebruik wel de juiste is.

Marko

Je zit op zich een goede kant in te denken, maar op deze manier is de methode in ieder geval niet juist. Wat mist is een schets van de situatie en een duidelijke definitie van de symbolen die je gebruikt. Daardoor is het voor een ander - niet alleen op dit forum maar ook bijvoorbeeld degene die de opgave nakijkt! - niet goed te volgen wat je precies berekent, of je het goed doet, of waar je de fout in gaat.

Zo is het mij niet duidelijk hoe je uit de gegeven lengte, breedte en hoogte "A" berekent. Je geeft wel aan dat je een getal uitrekent en dat je een aantal gegevens gebruikt, maar niet wat precies, en ook niet wat de berekening die je maakt precies is. Het is dus niet duidelijk of het a) de goede berekening is, en b) of je die berekening goed maakt (dus zonder rekenfouten).

Ook is niet duidelijk hoe je dan m.b.v. "Q_v" de bezinkingssnelheid berekent en waarom deze dan een verband zou moeten hebben met A.

Dus: Kun je een schets maken en daarin aangeven waar de symbolen die je gebruikt voor staan?

Als dat te omslachtig is, geef dan in ieder geval duidelijk aan op welke gegevens uit de opgave je symbolen betrekking hebben, welke waarde ze hebben en welke berekening je precies doet?

Dan kijken we dan weer verder.

Sodium

Zo heb ik het uitgewerkt (Welliswaar met een foute methode). Ik heb enkel de formules toegepast die in mijn theorie staan (Ik veronderstel dat je met die formules het toch moet kunnen oplossen.)

Mvg Sodium

Marko

Ik geloof best dat die formules in het boek staan. Maar de allerbelangrijkste vraag, iets wat ik echt niet genoeg kan benadrukken, is dat je vergelijkingen toepast die van toepassing zijn op de situatie. Je gebruikt nu wel wat formules en getallen die in de opgave staan, maar andere informatie die in de opgave staat gebruik je niet.

Je berekent hier een oppervlak, maar welk oppervlak bereken je precies? En is dat oppervlak relevant voor de gegeven situatie?

Vervolgens pas je een vergelijking toe die een snelheid relateert aan een debiet en een oppervlak. Maar welke snelheid bereken je met deze vergelijking? Heb je iets aan deze snelheid? En wat voor oppervlak moet je in deze vergelijking toepassen?

Maak eens voor jezelf een tekening van de situatie, en teken daar eens in wat er nu precies in het proces gebeurt.

Sodium

Met de formule v_d bereken je de bezinkingssnelheid van een deeltje (m/s). Ik dacht dat deze snelheid relevant is omdat het iets zegt over het deeltje. Ik zit te twijfelen over het oppervlak. Ik denk dat je het oppervlak van het grondvlak (rechthoek) moet nemen. Maar hier ben ik niet zeker van.

Marko

Met deze tekening wordt het al een stuk overzichtelijker! Inderdaad heb je te maken met 2 snelheden, die van het water en die van de deeltjes. Welke van de 2 snelheden is gerelateerd aan het debiet van de verontreinigde waterstroom (via de vergelijking die je eerder gaf)? En welk oppervlak moet je daar precies voor gebruiken?

Sodium

Ik denk de snelheid van het water (v_h). Ik denk dat je het grondvlak nodig hebt. Omdat het water zich over heel het opp beweegt?

Marko

Je moet inderdaad de snelheid van het water gebruiken. Maar we moeten ook even een stapje terugzetten. Het debiet is het volume dat per seconde passeert, dat ben je met me eens?

Stel nu dat je een buis pakt, en daar met een bepaald debiet (en snelheid) een vloeistof doorstuurt. Aan het eind van de buis is de snelheid gelijk aan die aan het begin van de buis, ben je dat ook met me eens?

Stel nu dat je aan het eind van de buis er nog een stuk aan vast zet. Is de snelheid die de vloeistof aan het nieuwe uiteinde anders, of is deze nog steeds gelijk aan de snelheid aan het begin van de buis?

Met andere woorden: hangt de snelheid van de vloeistof af van de lengte van de buis?

Sodium

Met de eerste stelling ben ik het met je eens. Tevens zoals met de 2de stelling.

Nee, de snelheid van de vloeistog hangt niet af van de lengte maar van het debiet. Dus, als ik wat verder denk, veronderstel ik dat je het oppervlak van het stroomoppervlak moet nemen inplaats van het grondvlak? Omdat de lengte onfafhankelijk is?

Marko

Inderdaad! De vergelijking die je gebruikt relateert het debiet aan de lineaire stroomsnelheid en de oppervlakte van de dwarsdoorsnede (van een buis, vat, of wat dan ook). Het gaat dus om het oppervlak dat loodrecht op de stromingsrichting staat.

Nu, met het juiste oppervlak kun je ook de snelheid van het stromende water berekenen en daarmee kunnen we verder.

Hoe gaan we de snelheid van het water relateren aan de snelheid van het zakkende deeltje waar je naar op zoek bent?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Industriële scheidingstechnieken

Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri

Re: Industri