Prędkość sedymentacji
Przez prędkość sedymentacji rozumie się prędkość opadania lub osiadania, z jaką cząstka osiada w heterogenicznej mieszaninie.
Mieszaniny wielofazowe (stałe-ciekłe, ciekłe-ciekłe) można mechanicznie oddzielić przez działanie siły grawitacji (sedymentacja). Warunkiem jest, aby poszczególne składniki miały różne gęstości i nie rozpuszczały się w sobie wzajemnie (na przykład woda i olej).
Jakie siły działają na cząstkę?
Na cząstkę otoczoną cieczą (np. ciało stałe lub kropelki tłuszczowe w wodzie albo kropelki wody w oleju) działają trzy siły (patrz ilustracja):
- Siła ciężkości FG
- Siła wyporu FA
- Siła oporu FW
Sile ciężkości FG (Field Force, Gravity) stoją na przeszkodzie siła wyporu FA (Buoyant Force) i siła oporu FW. W zależności od tego, czy gęstość cząstki jest większa czy mniejsza od gęstości otaczającego medium, powstaje stała prędkość wyporu lub opadania Vg cząstki
Obliczanie prędkości sedymentacji
Przy upraszczającym założeniu opływu laminarnego można za pomocą prawa Stokesa obliczyć prędkość sedymentacji na podstawie równowagi sił.
W przypadku wirowania lub pola sił odśrodkowych stosuje się następujący wzór prędkości sedymentacji:
Parametry wpływające na prędkość sedymentacji
Na podstawie tego równania można wyprowadzić parametry, które mają istotny wpływ na prędkość wyporu lub opadania:
Średnica „d”cząstki: Średnica cząstki jest we wzorze funkcją kwadratową. Im większa średnica (lub promień cząstki), tym większa jest prędkość sedymentacji cząstki.
Różnica gęstości „Δρ”między cząstkami i cieczą: Im większa różnica gęstości cząstki i cieczy, tym większa jest prędkość cząstki i tym szybciej opada mieszanina.
Lepkość dynamiczna „η”mieszaniny: Im mniejsza lepkość dynamiczna produktu, tym większa jest prędkość osiadania cząstki.
Źródło
[1] Klaus Luckert: Handbuch der mechanischen Fest-Flüssig-Trennung, wydanie 1 - 2004 r
[2] Horst Kuchling: Fizyka – wydanie kieszonkowe; Wydawnictwo specjalistyczne Lipsk, wydanie 16 – 1996 r
Technologia oddzielania