關(guān)鍵要點(diǎn)

• 如果流體中存在顆?；虺煞?，它們會(huì)加速，直到摩擦力等于重力的凈力。 

• 沉降速度的大小給出了顆粒和流體的相對速度的概念。 

• 根據(jù)斯托克斯沉降速度定律，當(dāng)顆粒的密度大于流體密度時(shí)，它會(huì)下降。

流體中沉積物或顆粒的運(yùn)動(dòng)與其沉降時(shí)間有關(guān)

流體中存在的成分或顆粒有時(shí)會(huì)分離；這方面的一些例子包括油氣分離和沉積物與液體的分離。流體中沉積物或顆粒的運(yùn)動(dòng)與沉降時(shí)間有關(guān)。沉降時(shí)間在分離過程中非常重要。粒子的沉降時(shí)間決定了它們上升或下降給定距離所需的時(shí)間。根據(jù)顆粒的沉降速度，分離方法會(huì)發(fā)生變化。 

沉降速度受基于粒徑和系統(tǒng)類型的四個(gè)定律支配。斯托克斯沉降速度定律與較小的粒徑有關(guān)。 

分離流體中的組分

根據(jù)顏色、形狀、大小等，分離流體中存在的組分可以是復(fù)雜的也可以是簡單的。組分的物理差異主要用于手動(dòng)分離?；谠O(shè)備的分離考慮了物理和化學(xué)差異的重要性。

沉降速度

當(dāng)涉及到流體中存在的組分的分離時(shí)，沉降速度具有重要意義。如果流體中存在顆?；虺煞?，它們會(huì)加速，直到摩擦力等于重力的凈力。每當(dāng)作用在流體中移動(dòng)粒子上的阻力或摩擦力等于粒子的重量時(shí)，粒子開始以恒定速率下落。粒子停止加速并以恒定速度移動(dòng)。粒子在流體中移動(dòng)的這種恒定速度稱為沉降速度或終端下降速度。在沉降速度下，粒子的加速度為零。

顆粒大小和沉降速度

顆粒的大小影響沉降速度。當(dāng)顆粒尺寸較小時(shí)，它們會(huì)更快地達(dá)到沉降速度。隨著尺寸的增加，達(dá)到沉降速度所需的時(shí)間增加。沉降速度是確定粒子上升或下降給定距離所需時(shí)間的量度。

沉降速度的大小給出了顆粒和流體的相對速度的概念。懸浮在流體中的顆粒大小直接影響沉降速度。例如，考慮小于 2 微米的懸浮顆粒。沉降速度可以更快地達(dá)到并且該值極低。低沉降速度使 2 微米顆粒永久懸浮。

從目前的討論可以得出結(jié)論，沉降速度取決于粒徑。沉降速度可以使用不同的法則來確定，并且確定應(yīng)該應(yīng)用哪種法則取決于粒徑。

按粒徑遞減順序計(jì)算沉降速度的規(guī)律是：

1. 牛頓定律

2. 中間法

3. 斯托克斯定律

4. 斯托克坎寧安定律

讓我們探索關(guān)于沉降速度的斯托克定律。

斯托克斯定律

斯托克斯定律是根據(jù)流體中的組分或粒子在重力作用下穿過流體時(shí)所受的力推導(dǎo)出來的。斯托克斯定律表示阻止顆粒（主要是球形）在流體中下落的阻力或摩擦力。

斯托克斯沉降速度定律 

為了量化沉降速度，流體的阻力與懸浮在其中的顆粒的重量相平衡。沉降速度的精確確定需要了解流體的阻力。斯托克斯定律描述了流體阻力并給出了計(jì)算阻力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)斯托克定律，作用在半徑為 r 的球形粒子上的流體阻力可表示為：

是流體的粘度，v 是自由流速度。

流體中的懸浮顆粒加速，直到合力為零。作用在穿過粘性流體的粒子上的力是拖曳力、重力和浮力。

  是粒子的密度，g 是重力加速度。

σ 是流體的密度。

當(dāng)達(dá)到平衡條件時(shí)：

將方程1、2、3代入方程4重新整理，得到沉降速度：

方程式 5 描述了斯托克沉降速度定律。當(dāng)粒子的密度大于流體密度時(shí)，它下落；否則，它會(huì)上升。由斯托克斯定律推導(dǎo)出的沉降速度與顆粒半徑的平方成正比，與流體的粘度成反比。

斯托克斯沉降速度定律對于從淡水中分離沉積物、油氣分離以及測量流體粘度等應(yīng)用至關(guān)重要。然而，斯托克沉降速度定律在湍流存在時(shí)受到限制。要確定湍流影響下的沉降速度，您應(yīng)該依賴其他方程和方法。

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