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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。
沉降离心机工作原理
沉降离心机工作原理是基于离心力与重力作用之间的平衡原理。
当混合物（如悬浊液）被置于离心机转子内时，离心机高速旋转会产生一个向外的离心力。
这个离心力会导致混合物中的微粒沉降或沉淀，从而实现固液的分离。
沉降离心机内的转子和离心机内设置的悬浊液样品之间的离心力（Fc）可以由下面的公式计算得出：
Fc = mv²/r
其中，m是微粒的质量，v是转子旋转速度，r是微粒离转轴
的距离。
当离心力大于微粒的浮力和粘阻力之和时，微粒将沉降到离心机管道的底部，形成沉淀物。
而液相则会继续以较高速度沿着管道流动。
通过调节离心机的转速和离心力，可以实现对不同粒径和密度的微粒进行分离。
沉降离心机通常还配备有分离板，通过分离板的设计和设置，可以进一步提高分离效果。
分离板可以形成更多的离心力梯度，使不同粒径或密度的微粒能够在较短的时间内被更好地分离出来。
总结来说，沉降离心机通过利用离心力将混合物中的微粒沉降分离出来，实现固液分离的目的。
沉降的分离原理沉降的分离原理可以通过不同颗粒物质在液体中的沉降速度差异来实现分离。
沉降是指颗粒物质在液体中由于其密度的差异而受重力作用而下沉的过程。
不同颗粒物质的沉降速度取决于颗粒物质的密度、形状、大小以及液体的粘度等因素。
沉降的分离原理可以通过斯托克斯定律进行解释。
斯托克斯定律可以表示为:V = (dp * g * (ρp - ρf)) / (18 * η)其中，V表示沉降速度，dp表示颗粒物质的直径，g表示重力加速度，ρp表示颗粒物质的密度，ρf表示液体的密度，η表示液体的粘度。
根据斯托克斯定律，可以看出沉降速度与颗粒物质的直径、密度差、液体粘度有关。
当颗粒物质的直径较小、密度差较大、液体粘度较小时，沉降速度较快。
而颗粒物质的直径较大、密度差较小、液体粘度较大时，沉降速度较慢。
在实际的分离过程中，可以通过调节分离过程中的一些因素来实现分离效果的改善。
以下是一些常用的优化分离效果的方法：1. 调节液体的粘度：通过改变液体的温度或添加适当的分散剂来改变液体的粘度。
液体粘度的增大会减缓颗粒物质的沉降速度。
2. 调节颗粒物质的直径：颗粒物质的直径对沉降速度具有直接影响。
可以通过研磨、筛分等方法来改变颗粒物质的直径。
3. 调节颗粒物质的密度：可以通过修改颗粒物质的成分或添加特定的添加剂来改变颗粒物质的密度。
4. 使用离心力：离心分离是一种利用离心力加速颗粒物质沉降速度的分离方法。
通过高速旋转的离心机可以在短时间内实现较好的分离效果。
5. 使用分离膜或过滤介质：通过使用具有微孔结构的薄膜或过滤介质来筛选颗粒物质。
这种方法常用于微粒分离或悬浮液的过滤分离。
6. 使用电场或磁场：通过外加电场或磁场来改变颗粒物质的运动轨迹，从而实现分离。
这种方法常用于具有电荷或磁性的颗粒物质的分离。
以上是沉降的分离原理及一些常用的优化方法。
沉降的分离原理是基于颗粒物质在液体中的沉降速度差异实现的，而在实际的分离过程中，可以通过调节液体粘度、颗粒物质的直径、密度以及使用离心力、分离膜或过滤介质、电场或磁场等方法来改善分离效果。
第二节 沉降分离原理及方法3.2.1 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略不计。
ma F F F d b g =-- 22u AF d ρζ=或a d u d g d g d s s ρπρπζρπρπ3223362466=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--当颗粒开始沉降的瞬间：0=u 因为0=d F a 最大↑u ↑d F ↓a当0=at u u =——沉降速度“终端速度”推导得()ρζρρ34-=s t gd u0=a()ρρπρπζ-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s g d u d 322624式中：t u ——球形颗粒的自由沉降速度，[]s m ;d——颗粒直径，[]m ;s ρ——颗粒密度，[]3m kg ;——流体密度，[]3m kg ;g ——重力加速度[]2s m ;ζ——阻力系数，无因次， ()et s R f .φζ= s φ——球形度 ps s s=φ综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。
滞留区 1Re 104<<-tRe24=ζ ()μρρ182g d u s t -= 斯托克斯公式过渡区 310Re 1<<t 6.0Re5.18=ζ ()27.06.0Re t s tg d u ρρρ-= 艾仑公式湍流区 53102Re 10⨯<<t 44.0=ζ ()ρρρgd u s t -=74.1 牛顿公式μρt t du =Re该计算公式（自由沉降公式）有两个条件：1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如100倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。
自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉降速度，这时的沉降称为干扰沉降。
沉降分离原理沉降分离是一种物质分离的基本原理之一，它利用不同物质在溶液或混合物中的密度差异，通过重力作用使其沉降从而实现分离。
沉降分离的原理可以通过斯托克斯定律来描述。
斯托克斯定律表明，在一个粒径为 d、密度为ρ、粘度为η 的球形粒子在一种流体中由于重力而受到的附加阻力 F，与粒子直径的平方、密度差和粘度成正比。
即F = 6πηdv其中，v为粒子的沉降速度。
由于重力对物体的作用力与物体的质量成正比，且物体的质量等于其体积乘以其密度，因此可以得到F = 6πηdv = 4/3πd^3ρg其中，g为重力加速度。
根据以上公式，可以推导得到v = 2/9(d^2ρg)/η该公式表明，在给定的实验条件下，粒子的沉降速度与粒子直径的平方、密度差和重力加速度成正比，与液体的粘度成反比。
根据沉降分离的原理，我们可以通过调节实验条件中的因素来实现对混合物中不同物质的分离。
其中，影响沉降速度的关键因素有下列几个：1. 粒子直径：根据斯托克斯定律，粒子直径的平方与沉降速度成正比。
因此，粒子直径越大，其沉降速度越大，分离速度也就越快。
2. 物质密度：物质的密度差决定了沉降速度的大小，密度差越大，沉降速度越大，分离速度也就越快。
3. 液体粘度：液体粘度决定了粒子受到的阻力大小，粘度越小，阻力越小，沉降速度越大，分离速度也就越快。
4. 重力加速度：在地球上，重力加速度的大小是一个常数。
但是，如果在实验条件下使用其他较小或较大的重力加速度，也可以影响沉降速度和分离速度。
综上所述，沉降分离通过利用不同物质在溶液或混合物中的密度差异，通过调节实验条件中的因素来实现对混合物中不同物质的分离。
这一分离原理为许多实际应用和实验分析提供了基础。
重力沉降气液的分离原理最近在研究重力沉降气液的分离原理，发现了一些有趣的东西，今天来和大家聊聊。
你们看啊，在日常生活中就有很多类似这个原理的现象。
比如说，你把一杯有泥沙的水静置在桌子上，过一会儿就会发现，沙子都沉到杯子底部了，上面的水相对清澈了很多。
这其实就是一种简单的沉降现象，和重力沉降气液分离原理有相通之处呢。
那重力沉降气液分离到底是怎么回事呢？我们站在科学的角度来说，气体和液体的混合物放在一个特定的空间里，因为气体分子间隙大且分子质量小，液体分子相对密集且质量较大。
而重力呢，就像是一个无形的手，一直向下拽着东西。
在这个看不见的“大手”的作用下，较重的液体就更容易向下运动。
打个比方吧，把气体比作羽毛，液体比作小石子，在向下的重力场中，小石子肯定比羽毛下落得快并且更容易落下，这就形象地说明了在重力的作用下，液体相对于气体会更快地沉降到容器的底部，慢慢地，气体在上面，液体在下面，就实现了气液分离。
这就要说到我学习的时候遇到的困惑了。
刚开始的时候，我老是纳闷，为什么有时候这个分离过程没有我想象中的那么快呢？研究之后我发现，液体的粘度、气泡（如果有气泡存在于液体中的话）大小等因素都会影响这个分离速度。
像比较粘稠的液体，就像是浆糊一样，它流动起来很慢，沉降的速度也就跟着慢了下去。
其实在工业生产和生活中也有很多实际应用案例。
像石油开采之后的处理过程，原油里面会有天然气，这些就需要进行气液分离。
通过一些大型的罐器，利用重力沉降原理把天然气和原油分开，方便后续的加工和利用。
还有我们家里的饮水机，如果里面进入了空气，有可能也会有空气和水的混合物，在水桶静置过程中也存在简单的重力沉降气液分离，气体聚集在水桶上部。
不过说起来啊，这个原理还有很多值得延伸思考的地方。
比如说在太空这种失重环境下，这种利用重力沉降实现气液分离的方法肯定就不适用了，那我们要用什么样的方法来处理呢？这就需要探索其他特殊的技术和原理了。
我觉得这是一个很有意思的思考方向，也希望大家能一起讨论讨论，说不定能迸发出很多新的想法呢。
第二节 沉降分离原理及方法3.2.1 重力沉降一、球形颗粒的自由沉降工业上沉降操作所处理的颗粒甚小，因而颗粒与流体间的接触表面相对甚大，故阻力速度增长很快,可在短暂时间内与颗粒所受到的净重力达到平衡，所以重力沉降过程中，加速度阶段常可忽略不计。
ma F F F d b g =-- 22u AF d ρζ=或a d u d g d g d s s ρπρπζρπρπ3223362466=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--当颗粒开始沉降的瞬间：0=u 因为0=d F a 最大↑u ↑d F ↓a当0=at u u =——沉降速度“终端速度”推导得()ρζρρ34-=s t gd u0=a()ρρπρπζ-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛s g d u d 322624式中：t u ——球形颗粒的自由沉降速度，[]s m ;d——颗粒直径，[]m ; s ρ——颗粒密度，[]3m kg ;——流体密度，[]3m kg ;g ——重力加速度[]2s m ;ζ——阻力系数，无因次， ()et s R f .φζ= s φ——球形度 ps s s=φ综合实验结果，上式为表面光滑的球形颗粒在流体中的自由沉降公式。
滞留区 1Re 104<<-tRe24=ζ ()μρρ182g d u s t -= 斯托克斯公式过渡区 310Re 1<<t 6.0Re5.18=ζ ()27.06.0Re t s tg d u ρρρ-= 艾仑公式湍流区 53102Re 10⨯<<t 44.0=ζ ()ρρρgd u s t -=74.1 牛顿公式μρt t du =Re该计算公式（自由沉降公式）有两个条件：1.容器的尺寸要远远大于颗粒尺寸（譬如100倍以上）否则器壁会对颗粒的沉降有显著的阻滞作用，（自由沉降—是指任一颗粒的沉降不因流体中存在其他颗粒而受到干扰。
自由沉降发生在流体中颗粒稀松的情况下，否则颗粒之间便会发生相互影响，使沉降的速度不同于自由沉降速度，这时的沉降称为干扰沉降。
干扰沉降多发生在液态非均相系的沉降过程中。
）2.颗粒不可过分细微，否则由于流体分子的碰撞将使颗粒发生布朗运动。
二、非球形颗粒的自由沉降ps s s =φ 球面积公式24R S π=球R —半径;S —与颗粒体积相等的一个圆球的表面积;p S —颗粒的表面积[]2m。
p e V d =36πp V -颗粒体积[]3m ;pV de π63=de —颗粒当量直径[]m 。
三、沉降速度的计算1、试差法见讲义例题,计算t ut t e R u →以判断流型后选计算式，先确定流型→求出t u →计算出f e R →检验t e R 是否符合假设。
2、摩擦数群法使ζ及t e R 坐标之一变成t u 的已知数群()ρζρρ34-=s t gd u 解得()234t s u g d ρρρζ-= 又μρt t du e R =令ζ与t e R 相乘可消去2t u ()23234μρρρζg d e R s t-=查2t e R ~~~t R 图 求ρμζd e R u e R e R t t t t =→→查2另也可用1-t e R ζ 消去颗粒直径d1-t e R ζ~~~=→de e R t tt u e R ρμ四、重力沉降设备 1、降尘室：令 l —降尘室长度[m];H —降尘室高度[m];b —降尘室宽度[m];u t—颗粒沉降速度[m/s];u —气体在降尘室内水平通过的速度[m/s]; 颗粒沉降时间：tt u H =θ， 气体通过时间：ul =θ 颗粒被分离出来的条件：t θθ≥即tu H u l ≥ 令：VS－()又称为降尘室生产能力积流量降尘室处理含尘气体体,。
气体水平流速：HbV u s =，代入t u H u l ≥t s blu V ≤或blV u s t ≥注意；１、t u 按需要完全分离下来的最小颗粒计算。
２、u 应保证气体流动雷诺准数处于滞流区。
2、悬浮液的沉聚过程悬浮液的沉聚过程；属重力沉降，在沉降槽中进行。
固体颗粒在液体中的沉降过程，大多属于干扰沉降。
比固体颗粒在气体中自由沉降阻力大。
随着沉聚过程的进行，Ａ，Ｄ两区逐渐扩大，Ｂ区这时逐渐缩小至消失。
在沉降开始后的一段时间内，Ａ，Ｂ两区之间的界面以等速向下移动，直至Ｂ区消失时与Ｃ区的上界面重合为止。
此阶段中ＡＢ界面向下移动的速度即为该浓度悬浮液中颗粒的表观沉降速度0u 。
表观沉降速度0u 不同于颗粒的沉降速度t u ，因为它是颗粒相对于器壁的速度，而不是颗粒相对于流体的速度。
等浓度Ｂ区消失后，ＡＣ界面以逐渐变小的速度下降，直至Ｃ区消失，此时在清液区与沉聚区之间形成一层清晰的界面，即达到“临界沉降点”,此后便属于沉聚区的压紧过程。
Ｄ区又称为压紧区，压紧过程所需时间往往占沉聚过程的绝大部分。
通过间歇沉降实验，可以获得表观沉降速度0u 与悬浮液浓度及沉渣浓度与压紧时间的二组对应关系数据，作为沉降槽设计的依据。
运动与静止的相对性:自然界中所有物质都是运动的，我们平时所说的运动与静止都是相对于不动的物体（参照物）而说的，物体相对于参照物发生位置的变化叫运动，不发生位置变化的叫静止，由于参照物不同，观察同一物体的运动状态也不同。
因此运动与静止只有相对的意义。
3、 沉降槽的构造与操作沉降槽分为间歇式和连续式两种：(1) 间歇式；需处理的悬浮液料浆送入槽内，静置足够时间后，即由上部抽出清液而由底口排出稠厚的沉渣。
(2) 连续式：d （沉降槽的直径几米至几百米）。
底流：排出的稠浆称为底流。
4、 连续沉降槽的计算 (1) 沉降槽的面积以加料口为界,加料口以上为澄清区,以下为增浓区。
清液上行至溢流口流出,颗粒与液体一块下行至增浓区,进行沉聚过程。
若进入连续沉降槽,料浆体积流量为[]m Q 3，其中固相体积分率为f e ，底流中固相体积分率为c e 则：底流中固相体积流量f e Q .=，⎩⎨⎧固液Q Qe f 固相体积流量=（因为稳定操作,各个不同深度处浓度是恒定的，所以料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量。
化工生产是稳定的,各个车间工段的设备均是稳定的。
即: 料浆中固相体积流量必须等于底流中固相体积流量）。
底流中体积流量cf e e Q .=底流中⎩⎨⎧固相液相 底流的体积流量底流中固相体积流量=c e令增稠段各个横截面必须有一个总体下行速度u u 总体⎩⎨⎧液固 总体下行即: 指底流相对于器壁的流速，cf u Ae e Q u .=A u u —底流体积流量[]s m 3c u Ae u —底流固相体积流量[]s m 3。
在增稠段内任取一个水平截面，设该截面上,固相体积分率为eAA AH H A V V e ’‘固=== Ae A =‘H —该水平面截面厚度[]m ，'A —是增稠段内固相截面积[]2m，A —是增稠段固液总截面积[]2m。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=0u Ae Qe Ae Qe c f f t f u A Qe '= 0u u u u t += 表观沉降速度—0u举例: 顺水速度=静水速度+水流速度，逆水速度=静水速度-水流速度，u u 是底流总体相对于管壁的速度，表观沉降速度是颗粒相对于容器壁面0u ,即在静止流体中沉降速度。
()0u u Ae Qe u f += 代入cf u Ae e Q u .=整理得 0A e u e e Q e Qe cf f +=，方程两边同除e u 0移项整理得，⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=c f e e u Qe A 110 33333311m m m m m m ee c 固相水固相底流固相料浆体积=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛- 311m ee Qe cf 溢流出水总体积=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛- 30m Au 溢流出水总体积= 如设容器壁为参照物,则水向上的流速即为0u 料浆=底流+溢流水① 若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量C 表示时，⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=cf e e u Qe A 110变为 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=c cs s f cc u w e e u Qe A 111100ρρ —任一横截面上的固相浓度，()3m kg 固（悬浮液）c c —沉渣中(底渣)固相浓度，()3m kg 固（底流）()()固悬浮液单位kg m c 31 ， ec s ρ11= 单位33311增稠段任一截面体积米固体体积米（固）米公斤（固）⨯sρ—固体密度[]3m kgcs e ρ1单位底流米公斤（固）（底流）米（固）米（固）米公斤（固）3333111=⨯ cc 1单位底流米公斤（固）（底流）米（固）米（固）米公斤（固）3333111=⨯②若悬浮液中固相浓度以固液质量比的形式表示时：)11(0CC C u w A -=ρρ —任一截面上固液质量比液）固）((kg kg ；C X —沉渣中固液质量比液）固）((kg kg—悬浮液密度[])()(3液液m kg )11(0CX X u w A -=ρX 1单位)()(固液kg kg C ρ单位)()()()()()(33固液固固液液kg kg m kg m kg =求取最大横截面A 值后,乘以安全系数作为沉降槽的实际横截面积。
对于直径5m 以上的沉降槽，安全系数为1.5,对于直径30m 以上的沉降槽，安全系数为1.2 。
(2 ) 沉降槽的高度沉渣压紧时间往往比料浆达到临界沉降所经历时间长，故用依据压紧时间来决定沉降槽高度 r csx w wAh θρρ)(+= 质量守恒因为稳定操作压紧区的高度h 是恒定的，既是恒定、压紧区的容积必等于底流排出沉渣体积。
液相质量流量固相质量液相质量固相质量流量=⨯=C X w 或 )1(C S S r X A w h ρρρθ+= （3） h —压紧区的高度m ；—横截面积2m ； w —底流中间相质量流量，S kg；C X — 底流中间固、液相质量比，液）固）((kg kg ；[]m h h h )2~1(75.0'+⨯+=—沉降槽总高度[]m 。
(通常要附加约75%的压紧区的高度作为安全余量 75.0⨯h ,沉降槽的总高度则等于压紧区高度加上其它区域的高度,后者可取1～2m)。
3.2.2 离心沉降mg F g = 重力场强度g 可视为常数，其方向指向地心。
离心力R m RmF C 22ωυ=-化工 R u m F T C 2= Ru T2—惯性离心力场强度 ↑T u （切线速度）或↓R ↑C F一、惯性离心力作用下的沉降速度中心→外（径向）cF 向心力F ←→0阻力F ←；颗粒直径d ，密度s ρ，流体密度ρ,切向速度T u作用在颗粒上的力⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===2466222323r T T SC u dF R u d F R u d F ρπζρπρπ阻向阻力向心力惯性离心力r u —颗粒与流体在径向上的相对速度⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧====24662233u dF g d F g d mg F d b s g ρπζρπρπ阻力：浮力：重力：等速是r u 则被称为重力沉降速度。
