Различают два типа веществ, которые могут осаждаться: гранулированные частицы, осаждающиеся независимо друг от друга с постоянной скоростью, а также более или менее флокулированные частицы естественного происхождения или с индуцированной агломерацией коллоидных веществ в суспензии.
Если концентрация вещества мала, то диспергированные хлопья осаждаются так, как если бы каждый хлопок был в единственном числе, но скорость их осаждения возрастает, поскольку увеличивается размер хлопка вследствие столкновения его с более мелкими частицами: это — диффузное осаждение. В случае высокой концентрации большое количество хлопьев является причиной замедленной седиментации с явно выраженной границей раздела между массой осадка и жидкостью над ним: это — зонное осаждение.
Осаждение гранулированных частиц
Когда гранулированная частица находится в жидкости в состоянии покоя, она подвержена действию движущей силы Fм, называемой гравитационной, а также силы сопротивления Fт, торможения со стороны жидкости, которая является результатом вязкости и инерционных сил.
Если частица сначала имеет нулевую скорость, а затем начинает перемещаться и движение ее ускоряется, то спустя время t она приобретает фактически постоянную скорость (конечную). Это время почти всегда незначительно в сравнении с временем осаждения в действующих установках. Постоянную скорость вычисляют по формуле Ньютона.
Число Рейнольдса Re=upd/n может быть интерпретировано как отношение инерционных сил к силам динамической вязкости.
Если число Рейнольдса мало, то силы вязкости много больше, чем инерционные силы. Если число Рейнольдса велико, то силы вязкости незначительны. В таблице ниже приведены различные значения а, n и С в зависимости от числа Рейнольдса.
|
Re |
a |
n |
с |
Формула |
| 10-4<Re< 1 |
24 |
1 |
24/Re |
Стокса |
|
1<Re<103 |
18,5 |
0,6 |
18,5Re0,1 |
Аллена |
|
103<Re<4*105 |
0,44 |
0 |
0,44 |
Ньютона |