[科普中國]-顆粒沉降速度

顆粒沉降速度是指顆粒以均勻速度下沉時的速度。水或空氣中懸浮物顆粒自由沉淀過程中，開始為加速沉淀，瞬時間即可達到作用于顆粒的推動力（重力）與水的阻力相等時的平衡狀態(tài)，此時顆粒即以均勻速度下沉。它可通過沉淀試驗或理論計算求得。

定義顆粒沉降速度是指顆粒以均勻速度下沉時的速度。水或空氣中懸浮物顆粒自由沉淀過程中，開始為加速沉淀，瞬時間即可達到作用于顆粒的推動力（重力）與水的阻力相等時的平衡狀態(tài)，此時顆粒即以均勻速度下沉。它可通過沉淀試驗或理論計算求得1。

顆粒自由沉淀是指顆粒物在水中作自由沉降并聚集的過程。容器中液體含固體顆粒濃度不高時，粒子的沉降過程不受器壁和液體中其他粒子的影響而自由下沉。常用的斯托克斯公式就是顆粒自由下沉運動的數(shù)學表現(xiàn)。這時，顆粒在沉降過程中呈離散狀態(tài)，其形狀、尺寸、質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾。低濃度的離散性顆粒，如砂礫、鐵屑等在水中沉淀時，都會發(fā)生這種現(xiàn)象1。

機理常用的斯托克斯公式就是顆粒自由下沉運動的數(shù)學表現(xiàn)。這時，顆粒在沉降過程中呈離散狀態(tài)，其形狀、尺寸、質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾。低濃度的離散性顆粒，如砂礫、鐵屑等在水中沉淀時，都會發(fā)生這種現(xiàn)象。顆粒自由沉淀，顆粒在沉淀過程中呈離散狀態(tài)，其形狀、尺寸、質(zhì)量均不改變，下沉速度不受干擾的沉淀過程。生產(chǎn)實踐中的顆粒沉降，一般都會受到其他顆粒的影響，有時還會受到沉淀池壁的影響。對于低濃度的砂礫、鐵屑等的沉淀過程，可以認為是不受干擾的。自由沉淀的顆粒在水中開始時加速下沉，但很快由于作用于顆粒的沉淀推動力與阻力達到平衡而變?yōu)閯蛩傧鲁痢?/p>

公式對于球形顆粒，在一定條件下，可得到斯托克斯靜水顆粒自由沉淀公式：

u=gd(ρs-ρ)/18μ

式中，u為顆粒沉降速度(cm/s)；ρs、ρ分別為顆粒秒水的密度(g/cm)；g為重力加速度(cm/s)；μ為水的粘附系數(shù)(Pa·s)；d為顆粒直徑(cm)。此公式可用于計算顆粒的沉速和用于粒徑分析1。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

黃頭生 - 副教授 - 華北電力大學