Kelajuan pemendapan

Kelajuan pemendapan merujuk kepada kadar di mana zarah dalam penggantungan atau buburan menetap di bawah pengaruh graviti atau daya sentrifugal. Apabila zarah digantung dalam medium cecair, mereka mempamerkan kecenderungan untuk menyelesaikan kerana graviti atau daya sentrifugal yang digunakan dalam mesin seperti sentrifug. Kadar di mana ini berlaku, yang dikenali sebagai kelajuan pemendapan, berbeza -beza bergantung kepada beberapa faktor, termasuk saiz zarah, ketumpatan, bentuk, dan kelikatan cecair.

Faktor yang mempengaruhi kelajuan pemendapan

Saiz dan bentuk zarah

Zarah yang lebih besar dan lebih padat secara amnya menyelesaikan lebih cepat disebabkan peningkatan daya graviti yang bertindak ke atasnya. Bentuk zarah juga memainkan peranan. Zarah -zarah sfera cenderung untuk menyelesaikan lebih cepat daripada yang tidak teratur. Ini kerana zarah-zarah sfera menghadapi rintangan seret yang kurang berbanding dengan yang bukan sfera, membolehkan pergerakan lebih cepat melalui cecair.

Kelikatan cecair

Cecair kelikatan yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak ketahanan terhadap pergerakan zarah, mengurangkan kelajuan pemendapan. Dalam proses perindustrian, memilih kelikatan yang betul adalah kunci untuk mengoptimumkan proses pemisahan dan mencapai kadar pemendapan yang dikehendaki.

Suhu

Suhu cecair boleh mempengaruhi kedua -dua kelikatan cecair dan kelakuan menetap zarah. Suhu yang lebih tinggi secara amnya mengurangkan kelikatan, yang seterusnya dapat meningkatkan kelajuan pemendapan.

Kuasa sentrifugal

Dalam sentrifugasi, daya luaran yang kuat digunakan untuk meningkatkan kelajuan pemendapan. Kelajuan centrifuge, medan graviti (G-force), dan jejari putaran semua memberi kesan bagaimana zarah-zarah yang cepat menetap dalam pemisah sentrifugal. Dengan memanipulasi parameter ini, kadar pemendapan dapat dipertingkatkan dengan ketara, menjadikan sentrifugasi sebagai kaedah yang kuat untuk pemisahan cepat.

Kelajuan pemendapan dalam proses pemisahan

Pemendapan adalah salah satu teknik pemisahan tertua dan mudah. Ia bergantung kepada perbezaan ketumpatan zarah pepejal dan fasa cecair. Perbezaan ini menyebabkan zarah bergerak ke bawah dan menetap di bahagian bawah bekas, manakala fasa cecair kekal di atas. Kelajuan di mana ini berlaku secara langsung mempengaruhi kecekapan dan masa yang diperlukan untuk pemisahan.

Dalam pemisahan perindustrian, peningkatan kelajuan pemendapan membolehkan pemprosesan yang lebih cepat dan pemisahan yang lebih cekap. Dalam proses seperti rawatan air sisa, di mana sejumlah besar enapcemar perlu dikeluarkan, kelajuan pemendapan yang tinggi memastikan bahawa bahan cemar dipisahkan secara berkesan dari air dalam masa yang singkat.

Centrifugation adalah proses biasa yang digunakan dalam industri seperti pengeluaran makanan dan farmaseutikal, di mana penggunaan daya putaran berkelajuan tinggi secara dramatik meningkatkan kelajuan pemendapan. Penggunaan pemisah sentrifugal dapat mempercepat proses pemisahan yang sebaliknya akan mengambil masa yang lebih lama di bawah keadaan graviti biasa.

Daya yang bertindak pada zarah dalam pemendapan

Beberapa kuasa bertindak ke atas zarah semasa pemendapan, menentukan seberapa cepat mereka menetap:

Kekuatan graviti (berat): daya yang menarik zarah ke bawah kerana graviti bumi, berkadar dengan jisimnya.

Kekuatan yang kuat: Kekuatan ke atas yang dikenakan oleh cecair yang menentang graviti. Menurut prinsip Archimedes, daya ini sama dengan berat cecair yang dipindahkan.

Daya seret (rintangan): rintangan yang dialami oleh zarah kerana ia bergerak melalui cecair. Daya ini bergantung kepada saiz, bentuk, dan kelikatan bendalir. Undang -undang Stokes biasanya digunakan untuk menggambarkan daya seret untuk zarah -zarah kecil.

Keseimbangan antara daya ini menentukan kelajuan pemendapan. Apabila daya graviti sama dengan daya yang menggembirakan dan daya seret, zarah mencapai halaju terminalnya, atau kelajuan pemendapan.

Pengiraan kelajuan pemendapan

Kelajuan pemendapan, atau halaju terminal, boleh dikira menggunakan undang -undang Stokes untuk zarah sfera kecil dalam cecair likat:

Di mana:
v adalah halaju pemendapan (dalam m/s),
r adalah jejari zarah (dalam meter),
ρparticleis ketumpatan zarah (dalam kg/m³),
ρfluidis ketumpatan bendalir (dalam kg/m³),
η adalah kelikatan dinamik cecair (dalam PAS),
G ialah pecutan disebabkan oleh graviti (9.81 m/s²).

Persamaan ini boleh digunakan untuk zarah -zarah sfera kecil yang bergerak pada kelajuan perlahan (nombor Reynolds rendah). Untuk zarah bukan sfera atau halaju yang lebih tinggi, model yang lebih kompleks diperlukan.

Sumber
Rausch, W. (2016). Teknologi pemisahan zarah dalam industri kimia dan farmaseutikal. Springer International Publishing.
Flottweg SE. (n.d.). Kelajuan pemendapan - Gambaran keseluruhan dan pengiraan. Diperolehi daripada Wiki Teknologi Pemisahan Flottweg
Lowenberg, A. (2009). Asas sentrifugasi: Bahagian 2 - Sedimentasi. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Kuno, H. (2001). Pengenalan kepada teori pergerakan zarah dalam cecair. MIT Press.