Проанализируем движение частицы, когда силы не уравновешены, и скорость постоянно нарастает под влиянием равнодействующей силы.
Fц - FA - Fc. (1)
При этом:Fц = 4πr3r* × ω2 × R / 3; FA = 4πr3ρ × ω2 × R / 3; Fc = CfrV2 / 2, (2)
Подставив эти значения Fц, FA ,Fл и Fc, в (5) получаем:
. (3)
Обозначим ; . Тогда аR - bV2.
Так как R = V×t, то получим дифференциальное уравнение - аV t = - bV2.
Получим общее решение для определения скорости: V =
При равномерном движении осаждающих частиц, когда = 0 из уравнения (3), получим: , откуда:
.
Из этой формулы следует, что скорость движения частиц зависит угловой скорости вращения. Если ω =U / R , тогда , т.е. . (4)
Масса оседающих частиц в единицу времени будет равна:
n×m×V= n πr3ρ× , (5)
где n - число оседающих частиц.
Под действием захватывающей силы, которая будет потоком увлекать часть частиц, оседающих на цилиндрические поверхности, масса осадка будет уменьшаться. Масса захватывающих частиц будет пропорциональна числу частиц и силе захвата:
Fз = C×f×r U2/2 (6)
Тогда с учетом захвата масса осевших частиц будет равна
n×m×V0 = n×m×V - A×n×m×Fз, или V0 = V - A×Fз, (7)
где V0 - результирующая скорость оседания. Подставив значения (4) и (6) в (7), получим:
V0 = - A×C×f×ρ . (8)
Из этой зависимости следует, что скорость оседания подчиняется параболической зависимости от скорости потока и согласуется с экспериментальными данными. Скорость потока, при которой будет максимум скорости оседания, найдется из уравнения
- A×C×f×rU = 0.
Откуда