Bir sıvı veya gaz yoluyla hangi parçacığın yerleştirildiğini anlamak, kleratörlerin verimliliğini, sediyopların oluşumu ve biyoişlemdeki hücrelerin ayrılması için temel bir kılavuzdur.Bu hızdaki doğru bir tahmin, parçacık büyüklüğü, yoğunluk, form, sıvı vizorasyon ve akış rejimleri için muhasebe gerektirir.Bu makale, farklı parçacık türleri için hız hesaplamak için kapsamlı bir kılavuz sunar.
Sedimentasyon Fiziği: Anahtar Parametreler
Sedimentasyon, bir parçacığın üzerinde hareket eden çekim kuvvetinin ve vikoz sürüklenme hareketine karşı direndiği zaman gerçekleşir.In terminal hızı, net çekim kuvveti bu dengeyi etkileyen birincil parametrelerdir:
- [FONT=0)Partikül yoğunluk (ρ [DDDDD:0)[D)[D)[D) ve [Delta|D)[D)[D)[D)[D)[D))[D))[D)) ve (D)))[D))[D)))[D)))[D))[D))[D))[D))[D)))[D)))[D)))))))))))))))
- [FONT:0]Partikül büyüklüğü[[DÜDÜT:1) — genellikle eşdeğer bir çap olarak ifade edilir. Doğal sediler için, sieve çapında veya Stokes çapında yaygın olarak kullanılır.
- [FONT:0]Fluid visity (η)[Dönder: 1) [Dönder: 1) ve adak; sıcaklık ve sıvı kompozisyona bağlı olan direnç.
- [FONT:0]Particle şekli[[[DÜT:1) — küresel olmayan parçacıklar farklı sürüklenme ve genellikle aynı kütlenin kürelerinden daha yavaş yavaşlar.
- [FONT=0)Flow rejimi [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜ; LÜKDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
Bu parametreler terminalin yerleşme hızını tahmin etmek için çeşitli ampirik ve teorik formüllerde bir araya getirilir. En basit ve en yaygın kullanılan başlangıç noktası Stokes Yasasıdır, küçük, küresel parçacıklar laminar koşullarındaki aran sıvıya bağlıdır.
Stokes Yasası ve Onun Asfileri
Stokes Yasası, düşük Reynolds numarasına (Re < 0.1) taşınıyor: 0,0) s.[Dönetici 1) için küresel bir parçacığın elde edilmesi, Stokes sürükleme kuvvetine (sigara) göre elde edilir: 0,0).
[FONT=0) ve s.(r²) · (Δρ) · g / η[DDDDD)
[FONT:0]r[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Dönetici:0)) ve diğer semboller, aşağıdaki varsayımlar karşılandığında geçerlidir:
- Parçacık sert bir alandır.
- Akışkan baskıcı ve Newtonian'dur.
- Akış laminar (Re < 0.1), yani vius kuvvetleri sabit kuvvetlere hükmedmektedir.
- Parçacıklar duvarlardan ve diğerlerinden uzaktır (yani, dilute süspansiyon).
- Parçacık-parça etkileşimi yoktur, flocculation, veya yerleşmeyi engelleyin.
Pratikte, birçok doğal ve endüstriyel parçacık bu varsayımlardan birini veya daha fazlasını ihlal ediyor. Örneğin, kum tahıllar düzensiz, mikrobiyal hücreler belirsizdir ve floktal yapılarına sahiptir. Bununla birlikte, Stokes &rsquo'da makale; kanun[FLT’nin ayrıntılı bir şekilde toplanmasına göre).
S global Parçacıklar için Velocity
Yaklaşık sürperatif parçacıklarla (örneğin, cam beads, üniforma latex küreler veya petrol damlacıkları), Stokes Yasası, 20°C (ρ)&min; 10) = 999 / 10 = 3 = 10 / 10 / 10 = 10 / 10 = 10 / 10 / 4 = 10 / 10 / 10 / 4 = 10 / 10 = 10 / 10 = 10 / 10
[FONT=0) ve s.()) ...(.))) ..........................................................
Bu verimler:0)v ≈ 0.009 m /s) (9 mm/s) Stok Reynolds sayısı Re = (998 · 0.009 · 1 × 10. parçacıklar|) ve pervaplar;4[Dönler) / 0.001 ≈ 0.9, ki bu, Stokes rejiminin üzerinde biraz daha fazla geçerli olabilir.
Stokes'in Ötesinde: Transition and Turbulent Regimes
Parçacık büyüklüğü arttıkça, sabit etkiler önemli hale gelir ve sürüklenme katsayısı C)[D[D][/D)[D][/D][/D][/D)[M)[MİLMİŞKİNCÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar (CDÜye Olmayanlar (CD)[MİLMİŞ)[MİLMİŞ)[MİLMİŞİRMELER: 8/D)
Büyük, hızlı-settling partiküller (Re > 1000), sürüklenme katsayısı yaklaşık sabit hale gelir (C)D) ≈ Newton&rsquo'daki yerleşme hızı;
[Döntme:0)) = sqrt ( (4 g d (ρ [Döntme:2)[Düzdün; verho;[Döntme: 3) / (Dörtücük)
[FONT:0] [Dönetici:0) ...Bir fikrede 2 mm su batması için, Re yüzlerce ve turbulent rejim denklemi kullanılmalıdır. Birçok mühendislik tasarım rehberi, örneğin Mühendislik Aracıbox, bu hesaplamalar için hesaplayıcılar ve masalar sağlayacaktır.
Çalışmalı Örnek: Transition Regime
Bir hıza gir, Hesaplamaya Girin (Dönder:)[D)[Dönetici: 1 ), CD (Düzücü) ile ilgili ilk tahminler için tekrarlanır.
Küresel Parçacıklar için ayarlamalar
Çoğu doğal ve endüstriyel partikül mükemmel bir alan değildir. düzensiz şekli, sürüklenme gücünü arttırır ve karakterizasyon daha karmaşık hale getirir. Standart yaklaşım, aritme faktörü) (S veya ψ) ile aynı hacimdeki parçacığın sürüklenmesini sağlar. Ortak şekil faktörleri şunlardır:
- [FONT:0]Sphericity (ψ)): Parçacıkların gerçek yüzey alanına aynı hacimde bir alan alanının asılması. Sphericity aralığı 0 (extremely elongated or flaky) 1 (mükemmel bir alana).
- [FONT:0]Corey şekli faktörü[[[Dönemliler için kullanılır; bir c / sqrt (ab) olarak tanımlanır, b, c en uzun, orta ve en kısa boyutlardadır.
- [FONT:0]Dynamic form faktörü[[Dynamic form faktörü[[DDynamic)[[[DDynamic form faktörü[[[DDDynamic form faktörü[DDynamic): The rate of the drag force on the same volume and yoğunluk a field of the same setting speed. Bu faktör genellikle amplifik olarak belirlenir.
Küresel olmayan parçacıklar için, eşdeğer bir çapında (örneğin, volümer denkleminde kullanılan ve sonra hesaplanan hız genellikle 0,0) olarak, 0 (Düzücükler) veya Stokes çapındaki D)[Düzüğün% 80’i aynı kütle ve yoğunluk alanı için tahmin edilir.
Doğal Sediments için Empirical Correlations
Birçok araştırmacı doğal kumun yerleşme hızı ve biçim içeren silici parçacıklar için denklemleri önerdi.En yaygın kullanılanlardan biri Soulsby (1997) for fine sand to coarse silt, which uses a drag-law approach but replaces the round with a nominalscale and apply an Ampipresiyon.
[FONT=0))= (g Δρ d²) / (C)).
C)[Dönemli: 1 ) ve C) parçacığın şekline bağlı olarak sürekli olarak sabitlenir (örneğin, C) ve C[D) için 18; doğal kum için 18; C).
Hintered Settling ve Yoğun Slurries
Birçok endüstriyel süreçte (örneğin, kalınanlarda seditasyon, atık su clarifiers), parçacık konsantrasyonu etkileşimleri görmezden gelmek için çok yüksektir.Her parçacığın alt hareketi, sıvı ve çarpışmaların yukarı yerinden edilmesiyle engellenir.The effective yerleşme hızı).
[FONT:0][DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜ: 2)[Üye: 4) ÂHÂHÂHÂHÂHÂH, ÂHÂH, ÂHÂH, ÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂHÂHÂHÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH, ÂH
Nerede φ katın hacimsel kısmı ve [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ
Flocculation of Flocculation
[Sırıklıkta 1,9-[değiştir | kaynağı değiştir] [[değiştir | kaynağı değiştir])[değiştir | kaynağı değiştir]
Sediment Velocity'yi Ölçmek için Pratik Yöntemler
Teorik ve ampirik formüller yararlı olsa da, heterojen veya düzensiz parçacıklar için doğrudan ölçüm gereklidir. Ortak teknikler şunları içerir:
- [FONT:0)Vereasen borut yöntemi[Dönetici için klasik bir teknik; bir örnek, kalibreli bir silindirde yerleşmeye izin verilir ve ali bölümler partiküllerin dağılımını toplu olarak belirlemek için farklı zamanlarda geri çekilir.
- [FONT:0)Sedimentasyon dengesi[[Dönetici: altta yerleşik bir malzemenin kütlesi zaman içinde kaydedilir ve hız, ve hız, bilgi eğrisinden elde edilir.
- [FONT:0]Laser diffraction sistemleri[Döntgen: Malvern Mastersizer, uygun sürüklenen model kullanılarak hesaplanabilir.
- [FONT:0]Video mikroscopy[[[Döntgen: Bir hücrede yer alan parçacığın doğrudan gözlemi, bireysel parçacıkları takip etmesini, özellikle düzensiz veya hareketli partikülleri incelemek için kullanışlıdır.
Ölçümü yaparken, sıcaklık kontrol etmek (viscosity değişiklikleri veasymp;% 2 su için derece C) ve yerleşmeyi önlemek için yeterince süspansiyon kullanmak önemlidir.
Uygulamaları Across Industries
Doğru sedisyon hız hesaplamaları birçok alanda önemlidir:
- [FONT:0)Su ve atıksu tedavisi[[DÜT:1): birincil krimpatörlerin tasarımı, ikincil yerleşme tankları ve çamurları kalınlaştırmaları gerekli effluent kaliteli elde etmek için yerleşme hız dağıtımlarına dayanır.
- [FONT:0)Mining ve mineral işleme[Dönetici: Hidrosilonlarda boyuta göre veyalerin sınıflandırılması ve kalınlaştırıcılar yerleşme modellerini engeller; kuyruk tasarımı, iyi parçacıkların nasıl konsolide edildiği bilgisi gerektirir.
- [FONT:0)Oceanography ve seditory taşıma[Dönetici: Nehirlerden sediyferin kaderini tahmin edin, müstakbel işlemleri veya derin deniz madenciliği, kumların yerleşme ve yerlerine bağlıdır, salin suya da dahil.
- [FONT:0)Pharmaceuticals ve bioteknoloji): Hücreler sentrifikasyon ve sediasyonda hasat; ayrıca protein agresyonu veya emülsiyonların boyutunu karakterize etmek için.
- [FONT:0)Environmental mühendisliği[Dönetici: 2): Sualtı tutuklama bası ve petrol-su separatörlerinin kaldırılması.
Her durumda, modelin uygun olduğu parçacık tipi dikilir. Örneğin, atık su clarifiers that biyolojik floklar mevcut, raktal floc modeli engellenmiş yerleşme ile birlikte kullanılır, ancak aynı bitkide yok edilmek için Stokes Yasası uygulanır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Binatlılık hızı Stokes Yasası ile laminar koşulları altında basit sürperatif parçacıklar için başlar. Daha büyük veya daha hızlı hareket eden parçacıklar için sürüklenme katsayısı geçiş veya türk akış için ayarlanmalıdır. Kombinasyon şekilleri ve amplifiğin doğası, parçacık tipi ve rejim için uygun modeli uygulayarak, doğal davranışı ve ayrımcıları doğru bir şekilde tahmin edebilir ve dinamikleri doğru bir şekilde optimize etmelidir.