关键要点

• 如果流体中存在颗粒或成分，它们会加速，直到摩擦力等于重力的净力。 

• 沉降速度的大小给出了颗粒和流体的相对速度的概念。 

• 根据斯托克斯沉降速度定律，当颗粒的密度大于流体密度时，它会下降。

流体中沉积物或颗粒的运动与其沉降时间有关

流体中存在的成分或颗粒有时会分离；这方面的一些例子包括油气分离和沉积物与液体的分离。流体中沉积物或颗粒的运动与沉降时间有关。沉降时间在分离过程中非常重要。粒子的沉降时间决定了它们上升或下降给定距离所需的时间。根据颗粒的沉降速度，分离方法会发生变化。 

沉降速度受基于粒径和系统类型的四个定律支配。斯托克斯沉降速度定律与较小的粒径有关。 

分离流体中的组分

根据颜色、形状、大小等，分离流体中存在的组分可以是复杂的也可以是简单的。组分的物理差异主要用于手动分离。基于设备的分离考虑了物理和化学差异的重要性。

沉降速度

当涉及到流体中存在的组分的分离时，沉降速度具有重要意义。如果流体中存在颗粒或成分，它们会加速，直到摩擦力等于重力的净力。每当作用在流体中移动粒子上的阻力或摩擦力等于粒子的重量时，粒子开始以恒定速率下落。粒子停止加速并以恒定速度移动。粒子在流体中移动的这种恒定速度称为沉降速度或终端下降速度。在沉降速度下，粒子的加速度为零。

颗粒大小和沉降速度

颗粒的大小影响沉降速度。当颗粒尺寸较小时，它们会更快地达到沉降速度。随着尺寸的增加，达到沉降速度所需的时间增加。沉降速度是确定粒子上升或下降给定距离所需时间的量度。

沉降速度的大小给出了颗粒和流体的相对速度的概念。悬浮在流体中的颗粒大小直接影响沉降速度。例如，考虑小于 2 微米的悬浮颗粒。沉降速度可以更快地达到并且该值极低。低沉降速度使 2 微米颗粒永久悬浮。

从目前的讨论可以得出结论，沉降速度取决于粒径。沉降速度可以使用不同的法则来确定，并且确定应该应用哪种法则取决于粒径。

按粒径递减顺序计算沉降速度的规律是：

1. 牛顿定律

2. 中间法

3. 斯托克斯定律

4. 斯托克坎宁安定律

让我们探索关于沉降速度的斯托克定律。

斯托克斯定律

斯托克斯定律是根据流体中的组分或粒子在重力作用下穿过流体时所受的力推导出来的。斯托克斯定律表示阻止颗粒（主要是球形）在流体中下落的阻力或摩擦力。

斯托克斯沉降速度定律 

为了量化沉降速度，流体的阻力与悬浮在其中的颗粒的重量相平衡。沉降速度的精确确定需要了解流体的阻力。斯托克斯定律描述了流体阻力并给出了计算阻力的数学表达式。根据斯托克定律，作用在半径为 r 的球形粒子上的流体阻力可表示为：

是流体的粘度，v 是自由流速度。

流体中的悬浮颗粒加速，直到合力为零。作用在穿过粘性流体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 是流体的密度。

当达到平衡条件时：

将方程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。当粒子的密度大于流体密度时，它下落；否则，它会上升。由斯托克斯定律推导出的沉降速度与颗粒半径的平方成正比，与流体的粘度成反比。

斯托克斯沉降速度定律对于从淡水中分离沉积物、油气分离以及测量流体粘度等应用至关重要。然而，斯托克沉降速度定律在湍流存在时受到限制。要确定湍流影响下的沉降速度，您应该依赖其他方程和方法。

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