沉降过程原理及计算(精)
沉降分析实验报告
沉降分析实验报告一、实验目的沉降分析是研究颗粒在液体介质中沉降行为的一种实验方法。
本次实验的主要目的是通过对特定颗粒样品的沉降分析，测定颗粒的粒径分布、沉降速度等参数，从而深入了解颗粒的物理性质及其在液体中的分散特性。
二、实验原理当颗粒在液体中受到重力作用而下沉时，同时会受到液体的阻力作用。
在初始阶段，颗粒的沉降速度逐渐增加，直至重力与阻力达到平衡，此时颗粒将以恒定的终端沉降速度下沉。
根据斯托克斯定律，对于球形颗粒在黏性流体中匀速沉降的情况，其终端沉降速度 v 可表示为：＼v ＝＼frac{gd^2(＼rho_s ＼rho_l)｝｛18\mu}＼其中，g 为重力加速度，d 为颗粒直径，＼（＼rho_s\）为颗粒密度，＼（＼rho_l\）为液体密度，＼（＼mu\）为液体的动力黏度。
通过测量颗粒的沉降时间和沉降距离，可以计算出颗粒的沉降速度，进而推算出颗粒的粒径。
三、实验仪器与材料1、沉降分析管：透明玻璃材质，带有刻度，用于观察颗粒的沉降过程。
2、恒温水浴：用于控制实验温度，保持实验条件的稳定性。
3、秒表：用于记录沉降时间。
4、颗粒样品：已知密度和化学成分的均匀颗粒。
5、分散剂：用于使颗粒在液体中均匀分散，防止团聚。
6、移液器：用于准确量取液体和样品。
四、实验步骤1、样品制备称取一定量的颗粒样品，放入干燥的烧杯中。
加入适量的分散剂，并用玻璃棒搅拌均匀，使颗粒充分分散。
将分散好的样品溶液转移至沉降分析管中，至刻度线附近。
2、实验装置安装将沉降分析管放入恒温水浴中，确保温度稳定在设定值。
调整沉降分析管的位置，使其垂直放置，便于观察颗粒的沉降。
3、沉降观测启动秒表，同时开始观察颗粒的沉降过程。
每隔一定时间记录颗粒在沉降分析管中的位置。
4、数据记录将观测到的沉降时间和对应的沉降位置记录在实验表格中。
5、实验重复为了提高实验数据的准确性和可靠性，进行多次重复实验。
五、实验数据处理1、计算沉降速度根据沉降时间和沉降距离，计算出每个时间点颗粒的沉降速度。
沉降分离原理及方法
沉降分离原理及方法沉降分离是一种常用的物理分离方法，主要用于将混合物中的固体颗粒或浮游生物从液体中分离出来。
沉降分离原理基于不同物质的密度差异，通过重力作用使得较重的固体或浮游生物颗粒沉降到液体底部，从而实现分离的目的。
下面将详细介绍沉降分离的原理和常用的方法。
1.原理：沉降分离的原理是基于斯托克斯定律，即在流体中，一个颗粒的沉降速度与其体积、形状、密度以及流体的粘度和密度有关。
根据斯托克斯定律，一个颗粒在一定重力下的沉降速度可以用以下公式表示：v=(2g(ρp-ρm)r^2)/(9η)其中，v代表沉降速度，g代表重力加速度，ρp代表颗粒的密度，ρm代表流体的密度，r代表颗粒的半径，η代表流体的粘度。
根据上述公式可以看出，颗粒的沉降速度与颗粒的体积、密度以及流体的粘度有关。
通常情况下，沉降速度较慢的颗粒会更容易分离出来。
因此，在进行沉降分离时，可以通过控制颗粒的大小、密度以及流体的粘度来实现理想的分离效果。
2.方法：沉降分离的方法有许多种，下面介绍其中几种常见的方法。
（1）重力沉降：重力沉降是最基本也是最常用的沉降分离方法。
它利用物体在重力作用下向下沉降的特性，将混合物在重力的作用下静置一段时间，使得较重的固体颗粒沉降到液体底部。
然后通过倾倒或抽取的方式将上层液体倒掉，即可将固体与液体分离。
（2）离心沉降：离心沉降是通过离心力的作用加速沉降的过程。
离心沉降可以将颗粒分离得更彻底，分离速度更快。
离心沉降是利用离心机的转速和半径控制离心力的大小，通过调整离心机的参数，可以实现对不同颗粒的分离。
（3）沉降澄清：沉降澄清是通过调控液体的流速和流向，使颗粒在液体中进行不同速度的沉降，从而实现分离。
沉降澄清通常使用的装置是沉降澄清池或沉降澄清罐。
在这些装置中，通过设计合理的流场，使得颗粒在不同区域以不同的速度沉降，最终实现分离。
（4）浮选法：浮选法是通过将颗粒与空气或气泡结合在一起，使得颗粒浮在液体表面或高于液体表面，实现沉降分离的一种方法。
筏板基础设计之沉降计算原理
筏板基础设计之沉降计算原理
筏板基础设计中的沉降计算原理是非常重要的，它涉及到土壤力学和结构工程的知识。
首先，让我们从土壤力学的角度来看。
筏板基础是一种承载结构荷载的基础形式，它通过分散荷载到较大的土体面积上来减小地基承载压力，从而减小地基沉降。
沉降计算的原理主要基于以下几个方面：
1. 土体压缩特性，土壤是一个多孔介质，当外部荷载作用于土体上时，土颗粒之间会发生压缩，导致土体沉降。
通过对土体的压缩性质进行实验和理论分析，可以得到土体的沉降特性，从而进行沉降计算。
2. 应力传递原理，筏板基础通过较大的接触面积将荷载传递到土体上，使得地基承载压力得到分散。
在沉降计算中，需要考虑到荷载在土体中的传递过程，以及不同深度处的土体应力分布情况，从而评估地基的沉降情况。
3. 土体的本构关系，土体的本构关系描述了土体的应力应变特性，通过本构关系可以得到土体的压缩模量、剪切模量等参数，从而进行沉降计算。
在结构工程中，沉降计算还需要考虑到筏板基础与上部结构的相互影响，以及不同荷载组合下的沉降情况。
此外，还需要考虑到地下水位变化、地基加固等因素对沉降的影响。
综上所述，筏板基础设计中沉降计算的原理涉及到土壤力学、结构工程以及工程实践经验等多个方面的知识，需要综合考虑土体的力学特性、结构荷载、地下水位等因素，以及进行合理的理论分析和实验验证，才能得到准确可靠的沉降计算结果。
化工原理_3 沉降与过滤资料
• 层流
rm——平均旋转半径
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沉降速度： ur
d p 2 ( p ) ui2 18 rm
18 brm b 2 沉降时间： r 2 ur d p ( p )ui
2 rm n n——旋转圈数 停留时间： ui
沉降分离条件：
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2
令
则
2 Δp K rv
dV KA2 d 2(V Ve )
——过滤基本方程
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三、恒压过滤
（一）滤液体积与过滤时间的关系 K为常数
dV KA2 d 2(V Ve )
V
0
(V Ve )dV
0
K 2 A d 2
V 2 2VVe KA2
3. 螺旋式离心机
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第四节
一、悬浮液的过滤
过
滤
滤 浆 滤 饼 过滤介质
滤 液
推动力：压力差，离心力，重力 阻
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力：滤饼、过滤介质阻力
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（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤
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2. 深层过滤
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（二）过滤介质
类别：
r
24
d pc 临界颗粒直径：
讨论： （ 1） b dpc
b 3 nui ( p )
D 旋风分离器越大，分离效果越不好 所以生产能力较大时，一般采用多个小旋风分 离器并联。
（ 2） ui
dc
分离效果好
流动阻力大
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沉降量计算方法
下面计算沉降量的方法是《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）所推荐的，简称《规范》推荐法，有时也叫应力面积法。
（一）计算原理应力面积法一般按地基土的天然分层面划分计算土层，引入土层平均附加应力的概念，通过平均附加应力系数，将基底中心以下地基中z i-1-z i深度范围的附加应力按等面积原则化为相同深度范围内矩形分布时的分布应力大小，再按矩形分布应力情况计算土层的压缩量，各土层压缩量的总和即为地基的计算沉降量。
理论上基础的平均沉降量可表示为式中：S--地基最终沉降量（mm）；n--地基压缩层（即受压层）范围内所划分的土层数；p--基础底面处的附加压力（kPa）；Esi--基础底面下第i层土的压缩模量（MPa）；zi、z i-1--分别为基础底面至第i层和第i-1层底面的距离（m）；αi、αi-1--分别为基础底面计算点至第i层和第i-1层底面范围内平均附加应力系数，可查表4-1。
表4-1 矩形面积上均布荷载作用下，通过中心点竖线上的平均附加应力系数αz/ BL/B1.0 1.2 1.4 1.6 1.82.0 2.4 2.83.2 3.64.05.0 >100. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 40. 5 0. 6 1.000.9970.9870.9670.9360.900.8581.000.9980.990.9730.9470.9150.8781.000.9980.9910.9760.9530.9240.891.000.9980.9920.9780.9560.9290.8981.000.9980.9920.9790.9580.9330.9031.000.9980.9920.9790.9650.9350.9061.000.9980.9930.980.9610.9370.911.000.9980.9930.980.9620.9390.9121.000.9980.9930.9810.9620.9390.9131.000.9980.9930.9810.9630.940.9141.000.9980.9930.9810.9630.940.9141.000.9980.9930.9810.9630.940.9151.000.9980.9930.9820.9630.940.9154. 7 4. 8 4. 95. 0 0.2180.2140.210.2060.2350.2310.2270.2230.250.2450.2410.2370.2630.2580.2530.2490.2740.2690.2650.260.2840.2790.2740.2690.2990.2940.2890.2840.3120.3060.3010.2960.3210.3160.3110.3060.3290.3240.3190.3130.3360.330.3250.320.3470.3420.3370.3320.3670.3620.3570.352（二）《规范》推荐公式由（4-12）式乘以沉降计算经验系数ψs，即为《规范》推荐的沉降计算公式：式中：ψs--沉降计算经验系数，应根据同类地区已有房屋和构筑物实测最终沉降量与计算沉降量对比确定，一般采用表4-2的数值；表4-2 沉降计算经验系数ψs基底附加压力p0(kPa)压缩模量E s(MPa)2.5 4.0 7.0 15.0 20.0p0=f k 1.4 1.3 1.0 0.4 0.2p0＜0.75f k 1.1 1.0 0.7 0.4 0.2 注：①表列数值可内插；②当变形计算深度范围内有多层土时，Es可按附加应力面积A的加权平均值采用，即（三）地基受压层计算深度的确定计算深度z n可按下述方法确定：1）存在相邻荷载影响的情况下，应满足下式要求：式中：△S n′--在深度z n处，向上取计算厚度为△z的计算变形值；△z查表4-3；△S i′--在深度z n范围内，第i层土的计算变形量。
化工原理11沉降分离原理及设备
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化工原理11沉降分离原理及设备
•第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
•3.1 沉降分离原理及设备 •3.1.1 颗粒相对于流体的运动
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化工原理11沉降分离原理及设备
•一、颗粒的特性
•1. 球形颗粒：球形颗粒的尺寸由直径d确定。
体 积 表面 积 比表面 积
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•二、重力沉降设备
• 位于降尘室最高点的颗粒沉降到室底所需的时间为
•气体通过降尘室的时间为
•降尘室 高
•沉降速 度
•降尘室 长
欲使颗粒被分离出来，则
•气流水平通 过降尘室速
度
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或
化工原理11沉降分离原理及设备
•二、重力沉降设备
根据降尘室的生产能力，气体在降尘室内的水平 通过速度为
•降尘室生 产能力
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化工原理11沉降分离原理及设备
•概述
机械分离方法，即利用非均相混合物中两 相的物理性质（如密度、颗粒形状、尺寸等） 的差异，使两相之间发生相对运动而使其分离。
机械分离方法
沉降 过滤
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化工原理11沉降分离原理及设备
•概述
•非均相混和物分离的应用： •（1）收集分散物质。 •（2）净化分散介质。 •（3）环境保护。
•三、 阻力系数（曳力系数）
•滞流区 •过渡区 •湍流区
•表面摩擦阻力 •形体阻力
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化工原理11沉降分离原理及设备
•四、 影响沉降速度的因素
•自由沉降
• 沉降过程中，任一颗粒的沉降不因其它颗 粒的存在而受到干扰 •干扰沉降
• 如果分散相的体积分率较高，颗粒间有明 显的相互作用，容器壁面对颗粒沉降的影响不可 忽略，这时的沉降称为干扰沉降或受阻沉降。
地基沉降的计算方法及计算要点
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY课外研习论文学生姓名刘振林、靳颜宁、唐雯钰学号 **********、**********、********** 学院资源与安全工程学院专业城市地下空间工程1001班指导老师李江腾2012.09目录引言 (2)1.地基沉降 (2)1.1地基沉降的基本概念 (2)1.2地基沉降的原因 (2)1.3地基沉降的基本类型 (2)1.3.1按照沉降产生机理 (2)1.3.2按照沉降的表示方法 (2)1.3.3按照沉降发生的时间 (3)2.地基沉降的计算 (3)2.1地基沉降计算的目的 (3)2.2地基沉降计算的原则 (3)2.3地基沉降的计算方法 (3)2.3.1分层总和法 (3)2.3.2应力面积法 (6)2.3.3弹性力学方法 (13)2.3.4斯肯普顿—比伦法（变形发展三分法） (15)2.3.5应力历史法（e-lgp曲线法） (17)2.3.6应力路径法 (19)3.计算要点 (20)3.1分层总结法计算要点 (20)3.2应力面积法计算要点 (20)3.3弹性理论法计算要点 (20)3.4斯肯普顿—比伦法计算要点 (20)3.5应力历史法计算要点 (20)3.6应力路径法计算要点 (20)4.总结 (21)参考文献： (21)地基沉降的计算方法及计算要点城市地下空间工程专业学生刘振林，唐雯钰，靳颜宁指导教师李江腾[摘要]：本文介绍了六种地基沉降量的计算方法：分层总和法、应力面积法、弹性理论法、斯肯普顿—比伦法、应力历史法以及应力路径法，并讨论了各种方法的计算要点。
关键词：分层总和法；规范法；弹性理论；斯肯普顿—比伦；应力历史；应力路径ABSTRACT：This thesis introduces six kinds of foundation settlement calculation methods：layerwise summation method,Stress area method,elasticity-thoery method,Si Ken Compton ancient method,Stress history method,stress path method,and discusses the main points of the six methods.KEY WORD：layerwise summation method;Specification Approach;elastic theory;stress history;A.W.Skempton—L.Bjerrum;stress path引言基础沉降计算从来就是地基基础工程中三大难题之一，在进行基础设计时，不仅要满足强度要求，还要把基础的沉降和沉降差控制在一定范围内。
化工原理中的沉降与过滤
化工原理中的沉降与过滤引言在化工工艺中，沉降和过滤是常用的固液分离方法。
沉降是指根据固液颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，而将悬浮液体分离出来。
过滤则是通过利用滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而达到分离固液的目的。
本文将从理论和实际应用两个方面，对化工原理中的沉降与过滤进行介绍。
沉降原理沉降是基于固体颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，从而实现固液分离的过程。
沉降速度取决于固体颗粒与液体的密度差和粒径大小。
根据Stokes定律，沉降速度与颗粒直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
沉降速度可由下式计算：v = (2/9) * (ρp - ρl) * g * (d^2) / μ其中，v为沉降速度，ρp为颗粒的密度，ρl为液体的密度，g为重力加速度，d为颗粒的直径，μ为液体的动力粘度。
过滤原理过滤是通过滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而实现固液分离的过程。
滤介质常用的有滤纸、滤筒、滤板等，其孔隙大小决定了能够透过的颗粒大小。
根据Darcy定律，过滤速度与滤介质的孔隙直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
过滤速度可由下式计算：Q = (π/4) * (d^2) * (ΔP/μ) * A其中，Q为过滤速度，d为滤介质的孔隙直径，ΔP为过滤压差，μ为液体的动力粘度，A为过滤面积。
实际应用沉降的应用沉降在化工过程中被广泛应用，常见的应用场景包括：1.污水处理：污水中悬浮的固体颗粒通过沉降实现固液分离，从而达到净化水质的目的。
2.矿石提取：矿石中的有用矿物颗粒通过沉降分离出来，然后进行后续的加工和提取。
3.食品加工：在食品饮料生产中，一些颗粒物质需要通过沉降分离，以获得纯净的液体产品。
4.生物工程：在细胞培养和发酵工艺中，需要将细胞或发酵产物与培养基进行分离。
沉降是一种常用的分离方法。
5.药物制剂：在药物合成和制剂工艺中，沉降用于分离和提取所需的纯净物质。
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4
2
三力平衡时：
6
d 3s
ut 3 ut u d d 2 r 0 r 6 r 4 2
2 2 2
ur
4 d ( s ) ut 3 r
2
与重力沉降速度相比： ur 不是颗粒的实际运动速度，只是径向上的分量 ur 随r而变，而重力沉降速度是定值。
d 2 ( s ) ut 层流区： ur 18 r
2
一、球形颗粒的自由沉降
Fg Fb Fd ma
匀速沉降阶段：
3 3 2 u 2 d s g d g d ( )0 6 6 4 2
4d ( s ) g ut 3
二、阻力系数 (Drag Coefficient)
通过因次分析可知， f (Ret , s )
24 Re t
18.5 0.6 Re t
湍流(Newton定律)区（ 103＜Ret＜2×105 ）：
0.44
将上述各式代入
ut
ห้องสมุดไป่ตู้
4d ( s 得：
)g
3
层流区：
d 2 (s ) g ut 18
过渡区：
ut 0.27
d ( s ) g 0.6 Ret
Re t
dut
S s Sp
球形颗粒
非球形颗粒
S — 与该颗粒相等的圆球的表面积
Sp—颗粒的表面积
对于非球形颗粒： 实验结果见下图：
6 de Vp π
3
5
对于球形颗粒（Φs=1）
层流(Stokes定律)区（Ret＜1）：
（沉降操作一般在层流区）
过渡(Allen定律)区（ 1＜Ret＜103 ）：
流区，则求出的ut有效；否则，按算出的Ret另选流型，
直到相符为止。
第二节 离心沉降（Centrifugal Settling )
1 离心沉降速度
距轴r处、切向速度为ut时离心加速度为：
ut r
2
离心力： d 3 ut s 6 r
2 u 向心力： d 3 t
2
6
r
2 u 阻力： d 2 r
影响因素： ①颗粒大小 ②颗粒含量 ③流体性质 ④流体流动 ⑤器壁效应
湍流区：
d ( s ) g ut 1.74
三、沉降速度的计算
——试差法（Trial and Error） （1）先假设沉降属于滞流，由相应公式算出ut （2）检验假设流型是否正确：若按求出的ut计算的Ret在滞
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目三 沉降过滤及设备操作
任务二、沉降过滤过程工艺参数的确定 ---沉降过程原理及计算
承德石油高等专科学校
沉降过程原理及计算
第一节 第二节
重力沉降 离心沉降
第一节 重力沉降 (Gravitational Settling) 1 沉降速度 (Terminal Velocity)