颗粒沉降-1-2015-11
颗粒自由沉降实验
实验项目名称： 颗粒自由沉淀实验 （所属课程： 水污染控制工程 ） 院 系： 专业班级： 姓 名： 学 号： 实验日期： 实验地点： 合作者： 指导教师： 本实验项目成绩： 教师签字： 日期： 一、实验目的 (1) 加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 (2) 掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 二、实验原理 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不 干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合 Stokes 公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得，而是要通过静沉实验确定。 由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀 可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使 D ≥100mm 以免颗粒沉淀受柱壁干扰。 具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率E 与截留速度u0、颗粒质量分数的关系如下 此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。 设在一水深为H 的沉淀柱内进行自由沉淀实验，实验开始时，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0（mg/L ），此时去除率E=0。 实验开始后，悬浮物在筒内的分布变得不均匀。不同沉淀时间ti ，颗粒下沉到池底的最小沉淀速度u i 相应为u i =H/t i 。此时为t i 时间内沉到池底（此处为取样点）的最小颗粒d i 所具有的沉速。此时取样点处水样水样悬浮物浓度为Ci ，则颗粒总去除率： 00011C C C C C P E i i i -=-= -=。
实验一自由沉降实验讲解
实验一自由沉降实验 一、实验目的 1、观察自由沉降过程； 2、通过沉降实验学会绘制E~t 关系曲线和E~u 关系曲线； 3、能正确运用数据求解总去除率E T 。 二、实验原理 在含有离散颗粒的废水静置沉淀过程中，若试验柱内有效水深为H ，通过不同的沉淀时间t ，可求得不同的颗粒沉淀速度u ，u=H/t 。如以p 0表示沉速u 颗粒自由沉降
自由沉淀实验实验指导书 城乡建设学院市政与环境工程系 2013.10
自由沉淀实验 一、实验目的 水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀可分为四种基本类型，即自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如沙砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。 本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法，找出去除率与沉速的关系。希望达到以下目的： 1、了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间-沉淀率（t-E ），沉速-沉淀率（u-E ） 和 u c c o t 的关系曲线 2、 通过实验，掌握颗粒自由沉淀的实验方法； 3、比较累计沉淀泥量法与累计曲线法的共同点； 4、加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。 二、实验装置及材料 沉淀柱尺寸：φ150 mm ×2000 mm 数量4根 最大进水速度：3000L/H 配套实验装置有： 1、PVC 配水箱1个 2、不锈钢潜水泵1台 3、搅拌混合器1套 4、配水管阀门1套 5、水泵循环阀门套 6、各沉淀柱进水阀门1套 7、各沉淀柱放空阀门1套 8、排水管1套 9、取样口 10、沉淀柱4根 11、溢流管 12、固定支架1个 13、连接的管道、阀门、开关等若干。 整体外形尺寸：1200mm ×800mm ×2300mm 测定悬浮物的设备（用户自备） 分析天平，具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等 水样（用户自备） 实际工业废水或粗硅藻土等配制水样 三、实验步骤 1、打开沉淀管的阀门将污水注入沉淀管，然后打开进气阀门，曝气搅拌均匀。 2、关闭进气阀，此时取水样100mL （测得悬浮物浓度Co ），同时记下取样口高度，开启秒 表，记录沉淀时间。 3、当时间为1min 、3 min 、5 min 、10 min 、15 min 、20 min 、40 min 、60 min 时，分别取样 100mL ，测其悬浮位浓度（Ct ）。记录沉淀柱内液面高度。 4、测定每一沉淀时间的水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下：首先调烘箱支 （105±1）℃，叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒
固体颗粒的群体沉降速度分析
固体颗粒的群体沉降速度分析 郑邦民1，夏军强2 (1.武汉大学河流系，湖北武汉430072; 2.清华大学水利系，北京100084) 摘要：从流体力学原理出发，数值模拟非均匀沙随机分布对流场的影响，推导出固体颗粒群体沉速的理论解。该公式不仅量纲和谐，浓度变化不超过极限浓度值，能反映含沙量与非均匀沙级配变化对群体沉速的影响，而且可避免其它公式量纲不和谐，计算中出现负值或降得过快的缺点。采用黄河实测资料对该公式进行了验证，计算结果与实测资料基本符合。 关键词：固体颗粒; 群体沉速; 干扰流核；极限浓度 1 引言 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度。在多沙河流的浑水中，泥沙颗粒的沉降特性比清水中与低含沙水流中复杂。此时泥沙颗粒下沉相互干扰，部分颗粒或全部颗粒成群下沉，其下沉速度称为群体沉速［1,2］。群体颗粒沉降特性的研究具有十分重要的意义，它在多沙河流的河床演变分析和泥沙数学模型计算中广泛应用。单个颗粒的沉速与群体沉降可以相差10倍，故50年前有人说泥沙运动严格地讲只有一个半理论。为此应进一步分析颗粒群体沉降规律，使其在实际应用中不致有太大的误差。 本文在研究流体力学粘性流中圆球绕流规律的基础上，得出固体颗粒群体沉速的理论解，它可反映泥沙浓度与组成对群体沉速的影响。然后将该公式与现有的群体沉速公式进行比较，并用黄河实测资料进行验证。 2 理论前提 Navier_Stokes方程是流体力学的基本控制方程，它是求解流体力学诸多问题中普遍应用的方程。对不可压缩粘性流体，在有势外力作用下，可得Helmholtz 涡量方程
(1) 上式中为流速矢量：Δ为哈密顿算子(Hamilton Operator)；ν为流体的运动粘滞系数;t为时间。一般情况下，三维流函数为向量，它与流速 有如下关系 。而流速与涡量，亦呈旋度关系， 即。为了便于数值计算，它可写作一般曲线坐标系的张 量形式： 。其中 。式中ui为逆变分量，Δj 为协变导数，为协变基向量， 它不一定是正交基，也不一定为单位基。对正交曲线坐 标，则有 其中u k为单位正交(局部)基上的物理分量；H k为Lami系数或标量因子，它反映微元弧长dd i与坐标微元dξi之间的比，即ds i=H(i)dξi。 根据上述关系，我们可以将涡量方程写作一般曲线坐标形式或正交曲线坐标形式，以便于数值计算。它可以用来计算形体绕流等外部流动。对于二维流或在柱坐标、球坐标下的球对称，轴对称流动，式(2)可以简化。例如，在球坐标下有H1=1、H2=R、H3=Rsinθ，可得ds1=dR、ds2=dθ、 ds3=Rsinθdλ。上式中R、θ、λ为球坐标系下的三个坐标线。因轴对称时，且物理量只在R、θ方向上有变化，故有ψ3=ψ。同时可得R、θ坐标线上的速度分量 (3) 这对小雷诺数下的圆球绕流，上述沉降分析是合适的。恒定流情况有 惯性项均可忽略。对于外部绕流，流函数是无源场，则有
自由沉降试验及其沉降曲线问题解析
1：自由沉降试验及其沉降曲线 自由沉降适用于悬浮固体浓度较低，且为非絮凝性或弱絮凝性的水质状况。试验是在设有一个取样口的透明沉降柱中进行的。柱的内径为100mm，有效高度为1.5～2.0m。取样口可设在工作水深为H的低部，也可设在H/2的中部，二者分别称为底部取样和中部取样。目前趋向于采用中点取样法，这是因为：随着沉降时间的延长，沉降柱内的悬浮固体浓度势必形成上稀下浓的线形不均匀分布态势，而我们要测定的是沉降柱内整个水层的残留SS浓度，用H/2处的SS浓度代表柱内的SS平均浓度，能减小采用底部取样带来的沉降效率的负偏差。 沉降试验及沉降曲线绘制的方法 （1）将水样在试验装置内循环搅拌均匀后，从取样口取两份100mL水样，用重量法测定初始SS浓度C0； （2）将柱内水位迅速调整至溢流口处，开始记时； （3）当累计沉降历时为t1、t2、t3…tn(常取5、10、30、60、90和120min) 时，各取100mL水样两份，用来测定对应沉降时间的残留SS浓度C1、C2、C3…Cn，同时记录各次取样后的水面累计下降高度Δh1、Δh2、Δh3…Δhn-1； （4）列表计算与各沉降时间对应的沉降效率E； （5）在标准计算纸上绘制E-t和E-u沉降曲线。 目前常用的沉降试验数据处理方法有两种：一种是常规计算法，另一种是Camp图解积分法。前者计算简单，但误差较大，得到的E-t和E-u曲线；后者比较复杂，但结果精确，得到的是ET-t和ET-u曲线。 （一）常规计算法 （1）由沉降时间t(h)和对应的工作水深H（m）,按公式u=H/t计算 沉降速度u(m/h)式中的工作水深H是指由水面到柱底零断面的实际高度，而与取样口位置无关。 工作水深随沉降历时的变化情况如图3-5。由图可见，在[t0,tn]区间内，H随t呈跳跃式的不连续变化。如忽略[t0,ti]范围内所经历的各次水深变化，则工作水深可按下式近似计算。2: 自由沉淀中颗粒沉速受颗粒大小的影响,特别是小颗粒在布朗运动作用下不沉淀。絮凝沉淀完全克服了布朗运动的影响；因为絮凝剂形成的矾花越大，颗粒密度与溶液密度的差越大，沉降越快。 自由沉淀的颗粒，彼此互不干扰，也不受容器壁的干扰，只受颗粒在水中的重力作用。絮凝沉淀的颗粒，其尺寸、沉速都会逐渐增大 自由沉降是物理过程,是针对水中较大颗粒物;而混凝沉降是借助混凝剂.助凝剂,通过脱稳.电中和,桥联,网捕卷扫作用,是不易沉淀的细小悬浮物和胶体相互凝结长大,然后自由沉降,是一个化学物理过程. 水处理中没有纯粹的自由沉淀，也没有纯粹的絮凝沉淀。象初沉池和终沉池中，两种沉淀作用都有。只不过为了达到好的沉淀效果和节省占地面积，一般会采取一些措施增强絮凝沉淀作用：如设计合理的沉淀池中心桶中可发生絮凝作用。至于化学混凝和絮凝则另当别论。在自由沉降中,由于悬浮物固体浓度低,而且颗粒之间不发生凝聚,因此在沉降过程中颗粒的形状.粒径和密度都保持不变,互不干扰的各自独立完成匀速沉降过程.固体颗粒在沉砂池及初次沉淀池内的初期沉降就属于自由沉降. 絮凝沉淀,颗粒在沉淀过程中接触碰撞势能相互凝聚为较大的絮体,颗粒粒径和沉降速度随沉降时间的延续而增大. 投入的药量应根据胶体浓度及无机金属盐水解产物的分子形态、荷电性质和荷电量等确定。
(完整版)化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化
化工原理-第五章-颗粒的沉降和流态化 一、选择题 1、 一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 D （设沉降区为层流）。 ?A 4000 mPa·s ； ?B 40 mPa·s ； ?C 33.82 Pa·s ； ?D 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 D 。 A ．m μ302?； B 。m μ32/1?； C 。m μ30； D 。m μ302? 3、降尘室的生产能力取决于 B 。 A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4、降尘室的特点是 。D A ． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B ． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C ． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D ． 结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素 C 无关。 A ．颗粒的几何尺寸 B ．颗粒与流体的密度 C ．流体的水平流速； D ．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指 C 。 A. 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径; C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径
重力沉降速度的基本方程式
重力沉降速度的基本方程式 若球形颗粒的直径为d(m)，密度为， 在密度为 的气体中沉降时，其在沉降 （铅直）方向下受到： 重力 浮力 阻力 由于重力沉降速度为颗粒作等速运动时相对应的速度，t u u =因此上述三力在铅直方向上的合力为零，故 0=--d b g F F F 代入并化简得： 上式即为重力沉降速度的基本方程式。 说明： １．式中ξ称为阻力系数。它可表示为颗粒与流体相对运动时的雷诺数Ret 的函数，即)(R e t f =ξ，其中 ２．对于球形颗粒（球形度0.1=s φ）， 可由下列公式计算： 滞流区 1R 10 e 4 <<-t
过渡区 3 e 10R 1< ='(a) V s= F bHu u 将式(a)改写为 (b) m3 式中，Vs——含尘气体处理量，/s m F——沉降室的水平截面积，又称沉降面积(F=bl), 2 m F’——沉降室的横截面积，F’=bH, 2 说明： １．Vs一定时，根据待处理固体颗粒的最小直径求出ut，然后利用式(a)或式(b)可确定出沉降室的最小长度l（Ｈ一定时）或最小宽度b（l 一定时）； ２．降尘室的处理能力（Vs）仅与沉降面积有关，而与降尘室高度Ｈ无关。为提高降尘室的降尘室的捕集效率，可从降低气流速度u，降低降尘室的高度Ｈ及增大降尘室长度l或(或宽度b)方面入手。 ３．为了防止粉尘的二次飞扬，保证颗粒在滞流状态下自然沉降，气流通过降尘室的实际速度应在0.2~0.8m/s范围内选取。 若设法使得气流带着颗粒作旋转运动，由于颗粒的密度大于流体的密度，惯性离心力便会将颗粒沿切线方向甩出，使颗粒在径向与流体了生相对运动而飞离中心。另一方面，颗粒周围的流体对颗粒有一个指向中心的作用力，此作用力恰好等于同体积流体维持圆周运动所需的向心力，若与重力声的情况相比，此作用力与颗粒在重力场中所受到的流体的浮力是相当的。此外，由于颗粒在半径方向上与流体有相对运动，也就会受到阻力作 自由沉淀实验报告 一、实验目的 1. 加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 2. 掌握颗粒白由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 二、实验原理 浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀．其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速公层流区符合Stokes(斯托克斯)公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒密度很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。 由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关、因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使D＞100mm，以免颗粒沉淀受柱壁干扰。 具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率E与截留速度u o、颗粒质量分数的关系如下： E=1?P0+ u s u0 dp P0 此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。 设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验，如图2-1所示。实验开始，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0(mg/L)，此时去除率E＝0。 图2-1 自由沉淀示意 实验开始后，不同沉淀时间t i颗粒最小沉淀速度u i相应为 u i=H i 此即为t i时间内从水面下沉到池底（此处为取样点）的最小颗粒d i所具有的沉速。此时取样点处水样悬浮物浓度为C i而 C0?C i C0=1? C i C0 =1?P i P i=E0 此时去除率E0，表示具有沉速u≥u i（粒径d≥d i）的颗粒去除率，而 P i=C i C0 则反映了t i时，未被去除之颗粒即d＜d i的颗粒所占的百分比。 实际上沉淀时间t i内，由水中沉至池底的颗粒是由两部分颗粒组成。即沉速u≥u i 的那一部分颗粒能全部沉至池底；除此之外．颗粒沉速u0＜u i的那一部分颗粒，也有一部分能沉至池底。这是因为，这部分颗粒虽然粒径很小，沉速u0＜u i，但是这部分颗粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内。因此只要在水面下，它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速u i的颗粒由水面降至池底所用的时间t i，那么这部分颗粒也能从水中被除去。 沉速u0＜u i的那部分颗粒虽然有一部分能从水中去除，但其中也是粒径大的沉到池底的多，粒径小的沉到池底的少．各种粒径颗粒去除率并不相同。因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比，并求出该粒径颗粒在时间t i内能沉至池底的颗粒占本粒径颗粒的百分比，则二者乘积即为此种粒径颗粒在全部颗 颗粒的沉降 颗粒的沉降概述颗粒的沉降运动沉降分离设备概述本章考察流固两相物系中固体颗粒与流体间的相对运动。 在流固两相物系中不论作为连续相的流体处于静止还是作莫种运动只要固体颗粒的密度大于流体的密度那么在重力场中,固体颗粒将在重力方向上与流体做相对运动在离心力场中则与流体作离心力方向上的相对运动。 颗粒的沉降运动流体对固体颗粒的绕流静止流体中颗粒的自由沉降流体对固体颗粒的绕流流体与固体颗粒之间的相对运动可分为以下三种情况：①颗粒静止流体对其做绕流②流体静止颗粒作沉降运动③颗粒与流体都运动但保持一定的相对运动。 （）两种曳力表面曳力和形体曳力回顾第章流体沿固体壁面流过的阻力分为两类：表皮阻力（即表面摩擦阻力）和形体阻力（边界层分离产生旋涡）绕流时颗粒受到流体的总曳力:（）两种曳力表面曳力和形体曳力FD与流体、、相对流速有关而且受颗粒的形状与定向的影响问题较为复杂。 至今只有几何形状简单的少数情况才可以得到FD的理论计算式。 例如粘性流体对球体的低速绕流（也称爬流）时FD的理论式即斯托克律（Stokes）定律为：当流速较高时Stokes定律不成立。 因此对一般流动条件下的球形颗粒及其其他形状的颗粒FD的数值尚需通过实验解决。 （）曳力（阻力）系数对球形颗粒用因次分析并整理后可得：球 形颗粒的曲线在不同的雷诺数范围内可用公式表示如下：层流区Sokes定律区：过渡区Allen定律区：湍流区Newton定律区：（）曳力（阻力）系数静止流体中颗粒的自由沉降（）沉降的加速段将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中若颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运动此时颗粒受到哪些力的作用呢？根据牛顿第二定律得：或者：开始瞬间最大颗粒作加速运动。 静止流体中颗粒的自由沉降静止流体中颗粒的自由沉降（）沉降的等速阶段随,到某一数值时式（）右边等于零此时颗粒将以恒定不变的速度维持下降。 此称为颗粒的沉降速度或造端速度。 对小颗粒沉降的加速段很短加速度所经历的距离也很小。 因此对小颗粒沉降的加速度可以忽略而近似认为颗粒始终以下降。 静止流体中颗粒的自由沉降（）颗粒的沉降速度对球形颗粒当时可得式中：因与有关也与有关将不同区域的与的关系式（）式（）分别带入上式整理得：层流区（Sokes区）过渡区（Allen区）湍流区（Newton区）静止流体中颗粒的自由沉降（）其他因素对沉降速度的影响①干扰沉降②端效应③分子运动④非球形颗粒静止流体中颗粒的自由沉降沉降分离设备重力沉降设备离心沉降设备重力沉降设备（）降尘室停留时间：沉降时间：至少所以：（降尘室的设计原理）含尘气体体积流量。 气速一般应实际上为避免已沉下的尘粒重新被扬起往往取更低。 建筑与测绘工程学院 《水处理实验设计与技术》 实验报告 实验1 颗粒自由沉淀实验 颗粒自由沉淀实验是研究浓度较低时的单颗粒的沉淀规律。一般是通过沉淀柱静沉实验，获取颗粒沉淀曲线。它不仅具有理论指导意义，而且也是给水排水处理工程中沉砂池设计的重要依据。 一、实验目的 加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 二、实验原理 浓度较低的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes （斯托克斯）公式。 但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒相对密度很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。 由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使内径D ≥100mm 以免颗粒沉淀受柱壁干扰。 具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率η与截留沉速u 0剩余颗粒重量百分率P 的关系如下： ()dP P u u P s ?+-=00 001η ( 1 ) 此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。 设在一水深为H 的沉淀柱内进行自由沉淀实验，如图1所示。实验开始，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径组成相同，悬浮物浓度为C 0（mg/L ），此时去除率η=0。 实验开始后，不同沉淀时间t i ，颗粒最小沉淀速度u i 相应为： i i t H u = ( 2 ) 此即为t i 时间内从水面下沉到池底（此处为取样点）的最小颗粒d i 所具有的沉速。此时取样点处水样悬浮物浓度为C i ，而： 00 0011η=-=-=-i i i P C C C C C ( 3 ) 此时去除率η0，表示u ≥u i （d ≥d i ）的颗粒除去率，而： 重力沉降公式 一、颗粒运动状态 μρu d p p = Re (1-1) 式中：p Re -----雷诺数 p d -----颗粒直径 m ρ--------空气密度 3/m kg u--------颗粒运动速度 m/s μ-------空气粘度 P a ·s 在293K 和101325 P a 下，干空气粘度1.81×10-5 P a ·s 干空气密度1.2053/m kg 1、层流区：p Re ≤1。 2、滑动区：p Re ≤1，颗粒尺寸很小，与气体分子平均自由程差不多。 3、过渡区：1＜p Re ＜500。 4、湍流区：500＜p Re ＜2×105。 二、颗粒沉降速度 1、层流区 g d u p p s μρ182= (1-2) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s 公式(1-2)对粒径为 1.5~75m μ的单位密度（p ρ=10003/m kg ）的颗粒，计算精度在±10%以内。 2、滑动区 gC d u p p s μρ182= (1-3) ?? ? ??????? ??-++=n n K K C 10.1exp 400.0257.11 (1-4) p n d K λ 2 = (1-5) v ρμ λ499.0= (1-6) M RT v π8= (1-7) 式中：s u -----颗粒重力沉降末端速度 m/s p d -----颗粒直径 m p ρ--------颗粒密度 3/m kg g--------重力加速度 m/s 2 μ-------空气粘度 P a ·s C-----坎宁汉修正系数 Kn -----努深数 λ--------气体分子平均自由程 m ρ--------空气密度 3/m kg v -------气体分子的算术平均速度 m/s R-----通用气体常数，8.31411--??K mol J 实验三 自由沉降实验 一、实验目的 1、通过实验加深对自由沉降的概念、特点、规律的理解。 2、掌握颗粒自由沉淀实验方法,根据实验结果绘制沉降速度分布曲线。 二、实验原理 沉淀就是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度与性质,可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀与压缩沉淀等4类。颗粒在自由沉淀过程中呈离散状态,互不结合,其形状、尺寸、密度等物理性质均不改变,下沉速度恒定,在水流中的沉降轨迹就是直线。自由沉降多发生在悬浮物浓度不高情况下,如沉砂池及初沉池中的初期沉降。为便于分析,假定:①沉降颗粒为球形,其大小、形状及质量在沉降过程中均不发生变化;②水处于静止状态,且为稀悬浮液。自由沉降过程可以由斯托克公式进行描述,即 2118s g u gd ρρμ -=?? 式中 u ——颗粒的沉速; ρg——颗粒的密度; ρ——液体的密度; μ——液体的粘滞系数; g ——重力加速度; d ——颗粒的直径; 废水中悬浮物组成十分复杂,颗粒形式多样,粒径不均匀,密度也有差异,采用斯托克公式计算颗粒的沉速十分困难,因而对沉降效率、特性的研究,通常要通过沉降实验来实现。实验可以在沉降柱中进行,方法如下: 取一定直径、一定高度的沉降柱,在沉降柱中下部设有取样口,如图所示,将已知悬浮物浓度C0的水样注入沉降柱,取样口上水深(取样口与液面间的高度)为h0,在搅拌均匀后开始沉降实验,并开始计时,经沉降时间t1,t2,…、ti 从取样口取一定体积水样,分别计下取样口高度h,分析各水样的悬浮物浓度C1,C2,…、、Ci ,同时计算: ①残余悬浮物量Pi=Ci/C0, 式中Ci——ti时刻悬浮物质量浓度(mg/L), C0——原水样悬浮物的浓度(mg/L); ②沉降速度Ui=H/ti H——取样口高度(m); U——沉降速度(cm/min); ti——沉降时间(min); 注意问题: 1、每从管中取一次水样,管中水面就要下降一定高度,所以,在求沉降速度时要按实际的取样口上水深来计算。 2、实际上,在经过时间ti后,取样口上h高水深内颗粒沉到取样口下,应由两个部分组成,即:①u≥u0=h/ti的这部分颗粒,经时间ti将全部去除,而h高水深内不再包含u≥u0这部分颗粒;②除此之外,u﹤u0=h/ti的那一部分颗粒也会有一部分颗 第5章 颗粒的沉降和流态化 【例1】 落球粘度计。使用光滑小球在粘性液体中的自由沉降测定液体的粘度。 现有密度为8010kg/m 3、直径0.16mm 的钢球置于密度为980 kg/m 3的某液体中，盛放液体的玻璃管内径为20mm 。测得小球的沉降速度为1.70mm/s ，试验温度为20℃，试计算此时液体的粘度。 测量是在距液面高度1/3的中段内进行的，从而免除小球初期的加速及管底对沉降的影响。当颗粒直径d 与容器直径D 之比d/D ＜0.1，雷诺数在斯托克斯定律区内时，器壁对沉降速度的影响可用下式修正： ? ?? ??+= D d u u t t 104.21' 式中u't 为颗粒的实际沉降速度；u t 为斯托克斯定律区的计算值。 解：3 2 3 1081021016.0---?=??=D d [] 3 3108104.211070.1104.21'--??+?=??? ?????? ??+=D d u u t t =1.73×10－ 3m/s 可得 ()()()32 321073.11881 .998080101016.018--???-?= -=t s u g d ρρμ =0.0567Pa ·s 校核颗粒雷诺数 Re t 3 331070.40567.09801070.11016.0'---?=????== μ ρ t du 上述计算有效。 【例2】 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为10m 2，宽和高均为2m 。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m 3，粘度为2.6×10－ 5Pa ·s ；固体的密度 为3000 kg/m 3；降尘室的生产能力为3 m 3/s 。试求：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径；2）粒径为40μm 的颗粒的回收百分率；3）如欲完全回收直径为10μm 的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？ 解：1）理论上能完全捕集下来的最小颗粒直径 在降尘室中能够完全被分离出来的最小颗粒的沉降速度为 3 .0103===bl V u s t m/s 由于粒径为待求参数，沉降雷诺准数Re t 无法计算，故需采用试差法。假设沉降在滞流区，则可用斯托克斯公式求最小颗粒直径，即 ()μm 1.69m 1091.681.930003 .0106.2181855min =?=????=-= --g u d s t ρρμ 核算沉降流型 实验一颗粒自由沉淀实验 一、实验目的 1．加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 2．掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。 二、实验原理 颗粒的自由沉淀是指在沉淀的过程中，颗粒之间不互相干扰、碰撞、呈单颗粒状态，各自独立完成的沉淀过程。自由沉淀有两个含义： （1）颗粒沉淀过程中不受器壁干扰影响； （2）颗粒沉降时，不受其它颗粒的影响。 当颗粒与器壁的距离大于50d（d为颗粒的直径）时就不受器壁的干扰。当污泥浓度小于5000mg/l时就可假设颗粒之间不会产生干扰。 颗粒在沉砂池中的沉淀以及低浓度污水在初沉池中的沉降过程均是自由沉淀，自由沉淀过程可以由Stokes公式进行描述。 但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。 取一定直径、一定高度的沉淀柱，在沉淀柱中下部设有取样口，如图1所示.将已知悬浮物浓度为C0的水样注入沉淀柱，取样口上水深为H，在搅拌均匀后开始沉淀实验，并开始计时，经沉淀时间t1,t2,…ti从取样口取一定体积水样，分别记下取样口高度，分析各水样的悬浮物浓度C1、C2…Ci，从而通过公式（《水控（下）》P36，公式10-15） η＝C0－Ci/C0×100% 式中：η—颗粒被去掉百分率； C0—原水悬浮物的浓度（mg/l） Ci—ti时刻悬浮物质量浓度（mg/l） 同时计算： Pi＝Ci/C0×100% 式中：p—悬浮颗粒剩余百分率； C0—原水悬浮物的浓度（mg/l） Ci—ti时刻悬浮物质量浓度（mg/l） 图1 自由沉淀示意图 通过下式计算沉淀速率 u=H×10/ti×60 式中：u—沉淀速率（mm/s）； H—取样口高度（cm） ti—沉淀时间（min） 通过以上方法进行实验要注意以下几点： （1）每从管中取一次水样，管中水面就要下降一定高度，所以，在求沉淀速度时要按实际的取样口上水深来计算，为了尽量减小由此产生的误差，使数据可靠应尽量选用较大断面面积的沉淀柱。 （2）实际上，在经过时间ti后，取样口上h高水深内颗粒沉到取样口下，应由两个部分组成，即：u≥u0＝h/ti的这部分颗粒，经时间ti后将全部被去除。除此之外，u＜u0＝h/ti的这一部分颗粒也会有一部分颗粒经时间ti后沉淀到取样口以下，这是因为，沉速u s＜u0的这部分颗粒并不都在水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内，因此，只要在水面下，它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速u0的颗粒由水面降至池底所用的时间t i，那么这部分颗粒也能从水中被除去，。但是以上实验方法并未包括这一部分，所以存在一定的误差。 （3）从取样口取出水样测得的悬浮固体浓度C1、C2…Ci等，只表示取样口断面处原水经沉淀时间t1,t2,…ti后的悬浮固体浓度，而不代表整个h水深中经相应沉淀时间后的悬浮固体浓度。 三、实验设备及仪器 1．沉淀装置（沉淀柱、贮水箱、水泵空压机） 中药醇沉工艺颗粒沉降过程的初步研究 （作者：__________ 单位： ___________邮编：____________ ） 作者：李页瑞，刘雪松，王龙虎，金胤池，陈勇 【摘要】目的对中药醇沉工艺中颗粒沉降过程及其特点进行研究， 初步了解不同种类中药醇沉过程中沉降颗粒的基本特点及其关键工艺参数，掌握沉降过程的规律，为醇沉工艺设计及工业化应用提供指导。方法以丹参、苦参和枳壳3种药材为研究对象，采用紫外分光光度法分别测定3种药材提取液醇沉过程中有效成分的保留量，同时测定了沉降颗粒含量、颗粒粒度和沉降速度等参数。结果不同药材有效成分保留量在醇沉过程中都有不同程度的下降；沉降颗粒含量随着静置时间的延长而增加；丹参、苦参和枳壳沉降颗粒的平均粒径分别为 36.272，131.820 和0.684 卩m 最小粒径分别为2.000, 6.325 和 0.142 a m 平均沉降速率分别为5.04 X 10-4，1.95 X 10-4和1.63 x 10-7 m- s-1。结论中药醇沉时，形成的杂质颗粒有两种沉降方式：一种是自由沉降，另一种是絮凝沉降。应根据不同种类中药醇沉颗粒的沉降过程及其特点进行工艺设计。 【关键词】中药；醇沉工艺；颗粒沉降过程；沉降方式；紫外分光 光度法 Abstract : ObjectiveTo study the process of particle sedimentation of alcohol precipitation process of traditional Chinese medicine and its characteristics, and to preliminarily un dersta nd the basic characteristics and key tech no logical parameters of the settli ng particle in the alcohol precipitati on process of differe nt kinds of traditi onal Chin ese medic in es, and hold the regulatio n of sedime ntatio n and provid ing guida nee for tech no logy desig n and in dustrial applicati on. MethodsSalvia Miltiorrhiza, Radix Sophorae Flavescentis and Fructus Aurantii were used as the experimental materials and UV spectrophotometry was used to determ ine the effective components of the solution in the process of alcohol precipitati on, parameters like the content of settli ng particulate, the particle size and the sedimentation velocity were also determ in ed. Results The content of the effective comp onents was lower tha n the origi nal in differe nt levels during the precipitation process. The content of the sedime ntati on particle in creased with the exte nsion of the settling time. The average diameters of particles in each material solution were 36.272 卩m, 131.820 卩m and 0.684 卩m and the minimum diameters were 2.000 卩m, 6.325 卩m and 0.142 a mrespectively, the average sedimentation velocity were 5.04 沉淀实验实验报告 篇一：自由沉淀实验报告 六、实验数据记录与整理 1、实验数据记录 沉降柱直径水样来源柱高 静置沉淀时间/min 表面皿表面皿编号质量/g 表面皿 和悬浮物总质量/g 水样中悬浮物质量/g 水样体积/mL 悬浮物沉降柱浓度/工作水（g/ml）深/mm 颗粒沉沉淀效 速/率/％（mm/s） 残余颗 粒百分比/％ 0 5 10 20 30 60 120 0 1 2 3 4 5 6 79.0438 80.7412 1.6974 81.7603 83.2075 1.4472 64.1890 65.4972 1.3082 66.1162 67.3286 1.2124 73.7895 74.9385 1.1490 83.4782 84.6290 1.1508 75.0332 76.1573 1.1241 31.0 30.0 30.0 30.0 30.0 31.0 31.0 0.0548 0.0482 0.0436 0.0404 0.0383 0.0371 0.0363 846.0 808.0 780.0 724.0 664.0 500.0 361.0 1.860 0.883 0.395 0.230 0.069 0.021 11.40 20.44 26.28 30.11 32.30 33.76 100 87.96 79.56 73.72 69.89 67.70 66.24 2、实验数据整理 （2）绘制沉淀曲线：E-t 、E-u 、ui~pi曲线如下： 2-1、绘制去除率与沉淀时间的曲线如下： 图2.2：沉淀时间t与沉淀效率E的关系曲线 2-2、绘制去除率与沉淀速度的曲线如下： 图2.2：颗粒沉速u与沉淀效率E的关系曲线 2-3、绘制去除率与沉淀速度的曲线如下： 图2.3：颗粒沉速u与残余颗粒百分比的关系曲线 （1）选择t=60min 时刻：(大家注意哦！这部分手写的，不要直接打印！) 水样中悬浮物质量=表面皿和悬浮物总质量-表面皿质量,如表格所示。原水悬浮物的浓度：C0? 水样中悬浮物质量1.6974 ??0.0548g/ml 水样体积31.0 悬浮物的浓度：C5? 水样中悬浮物质量1.1508 泥沙沉降速度的分析 姓名：李翔 学号：2009301580073 摘要：在总结回顾国内外泥沙沉降速度测量方法的基础上，重点介绍两种方法，既Dietrich EW(1982)、张瑞谨所研究出来的关于泥沙沉降速度的公式。 关键词：泥沙；沉降速度；计算公式 泥沙在静止的清水中等速下沉时的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。由于粒径越粗，沉降速度越大，因此有些文献上又称为水力粗度。它是泥沙的重要的水力特性之一，在研究泥沙运动的问题时，常常要用到。 因为泥沙的重度大于水的重度，在水中的泥沙颗粒将受到重力作用下沉。在开始自然下沉的一瞬间，初始速度为零，抗拒下沉的阻力也为零，这时只有有效重力起作用，泥沙颗粒的下沉会具有加速度，随着下沉速度的增大，抗拒下沉的阻力也会增大，终于是下沉速度达到某一极限值。此时，泥沙所受的有效重力和阻力恰恰相等，泥沙将以等速继续下沉。 实践证明，泥沙颗粒在静水中的下沉时的运动状态与沙粒雷诺数Re d=ν ωd 有关。式中d、w分别为泥沙的粒径及沉速，v 为水的运动粘性滞性系数。 1、Dietrich EW方法 泥沙颗粒在下沉时受到的阻力为： 泥沙颗粒的重力为： 当泥沙颗粒在水中达到一定沉降速度时，重力与阻力相等，泥沙颗粒做匀速运动 令 ， b1=2.891394,b2=0.95296,b3=0.056835, b4=0.002892,b5=0.000245 2、张瑞谨关于泥沙的静水沉降问题的研究 泥沙颗粒的重力： 在静水中所受到的阻力为： 令 运用两种方法算不同粒径泥沙颗粒的沉降速度；其中 g=9.81msˉ2,R=1.65, v=0.000001m2sˉ1,ρ=1000kgmˉ3 上海江科实验设备有限公司 自由沉降设备 设备型号：GJK27 一、实验目的 水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀可分为四种基本类型，即自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如沙砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。 本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法，找出去除率与沉速的关系。希望达到以下目的： 1、了解和掌握自由沉淀的规律，根据实验结果绘制时间-沉淀率（t-E ），沉速-沉淀率（u-E ）和 u c c o t 的关系曲线 2、 通过实验，掌握颗粒自由沉淀的实验方法； 3、比较累计沉淀泥量法与累计曲线法的共同点； 4、加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。 二、实验装置及材料 沉淀柱尺寸：φ100 mm ×1500 mm 数量4根 最大进水速度：3000L/H 配套实验装置有： 1、PVC 配水箱1个 2、不锈钢潜水泵1台 3、搅拌混合器1套 4、配水管阀门1套 5、水泵循环阀门套 6、各沉淀柱进水阀门1套 7、各沉淀柱放空阀门1套 8、排水管1套 9、取样口 10、固定支架1个 11、连接的管道、阀门、开关等若干。 整体外形尺寸：1200mm ×800mm ×2000mm 测定悬浮物的设备（用户自备） 分析天平，具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等 水样（用户自备） 实际工业废水或粗硅藻土等配制水样 三、实验步骤 1、打开沉淀管的阀门将污水注入沉淀管，然后打开进气阀门，曝气搅拌均匀。 2、关闭进气阀，此时取水样100mL （测得悬浮物浓度Co ），同时记下取样口高度，开启秒表，记 录沉淀时间。 3、当时间为1min 、3 min 、5 min 、10 min 、15 min 、20 min 、40 min 、60 min 时，分别取样100mL ， 测其悬浮位浓度（Ct ）。记录沉淀柱内液面高度。 4、测定每一沉淀时间的水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下：首先调烘箱支（105±1）℃， 叠好滤纸放入称量瓶中，打开盖子，将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。5、然后将已恒重好自由沉淀实验报告
颗粒的沉降
颗粒自由沉淀实验报告
烟气中颗粒沉降计算公式
实验三自由沉降实验
化工原理颗粒的沉降和流态化典型例题题解
颗粒沉降实验
中药醇沉工艺颗粒沉降过程的初步研究
沉淀实验实验报告
沉降速度
自由沉降设备