基本介紹
- 中文名：沉澱速度
- 外文名：Deposition rate
- 定義：單位時間沿離心力方向移動的距離
- 沉澱方式：自由沉澱，干涉沉澱
- 性質：是有關工程設計的重要技術參數
- 學科：土木工程
概念,沉澱速度與沉澱係數,重力沉澱速度,固體顆粒在液體中的沉澱速度,沉澱速度研究進展及其影響因素,
概念
沉澱速度與沉澱係數
重力沉澱速度
顆粒在靜止流體中沉澱時，不受其他顆粒的干擾及器壁的影響，稱為自由沉澱。例如較稀的混懸液或者含塵氣體固體顆粒的沉澱可視為自由沉澱。單個球形顆粒在重力沉澱過程中受3個力的作用：重力、浮力和阻力。表面光滑的剛性球形顆粒置於靜止的流體介質中，當顆粒密度大於流體密度時，顆粒將下沉。顆粒開始沉澱的瞬間，速度為0，加速度為最大值。顆粒開始沉澱以後，隨著速度的增加，阻力也隨之增大，直到速度增大到一定值後，重力、浮力、阻力三者達到平衡，加速度等於0，顆粒作勻速沉澱運動。此時顆粒（分散相）相對於連續相的運動速度稱為沉澱速度或終端速度。
固體顆粒在液體中的沉澱速度
在石油開採過程中存在著許多固、液多相流問題。固體顆粒在液體中的阻力係數和沉澱速度是有關工程設計的重要技術參數。在固、液多相流計算中普遍採用漂移流動模型，固相在靜止液體中的沉澱速度是建立漂移流動模型的基礎。當濃度很小時，顆粒在沉澱過程中彼此干擾很少，可看成是自由沉澱。當濃度達一定程度後，顆粒之間的相互干擾漸趨嚴重，就成為干涉沉澱。
沉澱速度研究進展及其影響因素
泥沙在靜止的清水中等速下沉時的速度，稱為泥沙的沉澱速度（或簡稱泥沙沉速），它是泥沙的重要水力特性之一。在各種沉澱池的設計計算和生產運用中，在河流、渠道的各種泥沙問題中，泥沙的沉澱速度都是一個最重要的、也是一個最基本的參數。
影響泥沙沉速的因素很多，如含沙量大到一定程度之後，沉速計算公式必須考慮含沙量的影響。這種影響與泥沙粒徑的粗細關係甚大；而對於d<0.01mm的細顆粒泥沙而言，水質對泥沙沉速的影響是不容忽視的。在此範圍內，含沙量對沉速的影響，是和水質對沉速的影響結合在一起而通過絮凝起作用的。由此可見，絮凝作用也是影響泥沙沉速的重要因素。[4]
對於處在分散狀態的粗顆粒泥沙，由於不存在絮凝現象，當含沙量從零開始逐漸增大時，沉速將從清水單顆粒沉速開始，逐漸減小。而對於可能發生絮凝現象的細顆粒泥沙則不然，當含沙量從零開始逐漸增大時，沉速將從清水單顆粒沉速開始逐漸增大，當沉速達到一個峰值之後，則將隨含沙量的增大而逐漸減小，一直到小於清水單顆粒沉速之後，還繼續減小。沉速大於清水單顆粒沉速的階段，屬於絮凝起主導作用的階段；而沉速小於清水單顆粒沉速的階段，屬於其它幾種因素起主導作用的階段。含沙量的進一步增加，絮凝結構將充分發展和迅速擴大，最後形成一個整體絮凝體的下沉。此外，向上的補償水流將穿過絮凝結構中的極不規則縫隙曲折上行，使阻力加大，而沉速將進一步減小。這種情況的沉澱特點為，只要粒徑差別不大，沙粒將被絮凝結構網路在一起，以同一速度下沉。這一階段可被認為是絮凝再一次起主導作用的階段。對於粗細顆粒的混合沙，細顆粒的沉澱規律和前面講的基本一致；粗顆粒的沉澱規律和前面講的略有不同。儘管粗顆粒本身在含沙量不是十分大時仍然處於分散狀態，但因是在細顆粒構成的介質中下沉，將間接受到渾水粘度的改變及絮凝結構的影響。
