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沉降速度 编辑
沉降速度,是指在离心力的作用下,物质粒子在单位时间内沿离心力方向移动的距离。沉降系数是指在单位离心场中颗粒的沉降速度,受介质(溶剂)密度和粘度的影响。单个球形颗粒在重力沉降过程中受3个力的作用:重力、浮力和阻力。表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中,当颗粒密度大于流体密度时,颗粒将下沉。颗粒开始沉降的瞬间,速度为0,加速度为最大值。颗粒开始沉降以后,随着速度的增加,阻力也随之增大,直到速度增大到一定值后,重力、浮力、阻力三者达到平衡,加速度等于0,颗粒作匀速沉降运动。此时颗粒(分散相)相对于连续相的运动速度称为沉降速度或终端速度。
沉降速度,是指在离心力的作用下,物质粒子在单位时间内沿离心力方向移动的距离。沉降系数是指在单位离心场中颗粒的沉降速度,受介质(溶剂)密度和粘度的影响。
重力沉降速度
颗粒在静止流体中沉降时,不受其他颗粒的干扰及器壁的影响,称为自由沉降。例如较稀的混悬液或者含尘气体固体颗粒的沉降可视为自由沉降。单个球形颗粒在重力沉降过程中受3个力的作用:重力、浮力和阻力。表面光滑的刚性球形颗粒置于静止的流体介质中,当颗粒密度大于流体密度时,颗粒将下沉。颗粒开始沉降的瞬间,速度为0,加速度为最大值。颗粒开始沉降以后,随着速度的增加,阻力也随之增大,直到速度增大到一定值后,重力、浮力、阻力三者达到平衡,加速度等于0,颗粒作匀速沉降运动。此时颗粒(分散相)相对于连续相的运动速度称为沉降速度或终端速度。
影响泥沙沉速的因素很多,如含沙量大到一定程度之后,沉速计算公式必须考虑含沙量的影响。这种影响与泥沙粒径的粗细关系甚大;而对于d<0.01mm的细颗粒泥沙而言,水质对泥沙沉速的影响是不容忽视的。在此范围内,含沙量对沉速的影响,是和水质对沉速的影响结合在一起而通过絮凝起作用的。由此可见,絮凝作用也是影响泥沙沉速的重要因素。
对于处在分散状态的粗颗粒泥沙,由于不存在絮凝现象,当含沙量从零开始逐渐增大时,沉速将从清水单颗粒沉速开始,逐渐减小。而对于可能发生絮凝现象的细颗粒泥沙则不然,当含沙量从零开始逐渐增大时,沉速将从清水单颗粒沉速开始逐渐增大,当沉速达到一个峰值之后,则将随含沙量的增大而逐渐减小,一直到小于清水单颗粒沉速之后,还继续减小。沉速大于清水单颗粒沉速的阶段,属于絮凝起主导作用的阶段;而沉速小于清水单颗粒沉速的阶段,属于其它几种因素起主导作用的阶段。含沙量的进一步增加,絮凝结构将充分发展和迅速扩大,最后形成一个整体絮凝体的下沉。此外,向上的补偿水流将穿过絮凝结构中的极不规则缝隙曲折上行,使阻力加大,而沉速将进一步减小。这种情况的沉降特点为,只要粒径差别不大,沙粒将被絮凝结构网络在一起,以同一速度下沉。这一阶段可被认为是絮凝再一次起主导作用的阶段。对于粗细颗粒的混合沙,细颗粒的沉降规律和前面讲的基本一致;粗颗粒的沉降规律和前面讲的略有不同。尽管粗颗粒本身在含沙量不是十分大时仍然处于分散状态,但因是在细颗粒构成的介质中下沉,将间接受到浑水粘度的改变及絮凝结构的影响。
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