自由沉降实验原理

《水污染控制工程实验指导书》

实验三 自由沉降实验

一、实验目的

1、通过实验加深对自由沉降的概念、特点、规律的理解。

2、掌握颗粒自由沉淀实验方法，根据实验结果绘制沉降速度分布曲线。

二、实验原理

沉淀是指从液体中借重力作用去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体

物质的浓度和性质，可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等4类。颗粒在自由沉淀过程中呈离散状态，互不结合，其形状、尺寸、密度等物理性质均不改变，下沉速度恒定，在水流中的沉降轨迹是直线。自由沉降多发生在悬浮物浓度不高情况下，如沉砂池及初沉池中的初期沉降。为便于分析，假定：①沉降颗粒为球形，其大小、形状及质量在沉降过程中均不发生变化；②水处于静止状态，且为稀悬浮液。自由沉降过程可以由斯托克公式进行描述，即

1?s??gu???gd2

18?式中 u——颗粒的沉速； ρg——颗粒的密度；

ρ——液体的密度； μ——液体的粘滞系数； g——重力加速度； d——颗粒的直径；

废水中悬浮物组成十分复杂，颗粒形式多样，粒径不均匀，密度也有差

一、判断题

1.物料在离心机内进行分离时，其离心加速度与重力加速度的比值，称为离心分离因数。 （√ ） 2.旋风分离器是利用惯性离心力作用来净制气体的设备。 (√ )

3.恒压过滤时过滤速度随过程的进行不断下降。 （√ ）

4.降尘室的生产能力与其沉降面积和粒子的沉降速度，以及降尘室的高度有关。 （ × ）

5.非均相物系分离按操作原理主要有沉降、过滤、压榨、离心分离、吸收和萃取。 （ × ）

6.用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加则分离效率提高，其压降上升。 （ √ ） 二、填空题

1.除去液体中混杂的固体颗粒一般可采用（ ）、（ ）、（ ）。 重力沉降；过滤；离心分离等

2. 混合物内部均匀且没有相界面者称为（ ），若混合物内部存在一个以上的相，且向界面两侧的物料性质有差别者为（ ）。 均相混合物（均相物系）；非均相混合物（非均相物系）

3.按照固体颗粒在介质中的沉降速度不同，把固体颗粒分成大小不同的几部分的分离方法称为（ ）。 分级沉降法

4.含尘气体通过沉降室所经历的时间（ ）尘粒从室顶沉降到室底所需时间，尘粒便可分离出来。 大于或等

实验一 自由沉淀实验（累积沉泥量法）

一、实验目的

本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：

1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。 2.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。

二、实验原理

累计沉泥量测定法的具体计算分析如下： 假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：

颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：

m??（us）m?au?Sb1??u1??S颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：

n??（us）n?式中,a，b，?，?是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中

?，?大于1。

由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0：【重量g，数目n/mL，浓度=m×n（g/mL）】

ab????1umax0????1水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为C?us：

umaxabab??????1????1???1C?us??abu?du?(u?u)?C?u?ssmaxs0sus????1????1ab?A， 令 ????1?B则：

(????1)C0C0??mdn?

实验一 自由沉淀实验（累积沉泥量法）

一、实验目的

本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉泥量方法，找出去除率与沉速的关系。通过本实验希望达到下述目的：

1.初步了解用累计沉泥量方法计算颗粒物杂质去除率的原理和基本实验方法。 2.加深理解沉淀的基本概念和颗粒物的沉降规律。

二、实验原理

累计沉泥量测定法的具体计算分析如下： 假定沉降颗粒具有同一形状和密度，由此得出两个关系式：

颗粒沉速us与颗粒重量m的函数关系式：

m??（us）m?au?Sb1??u1??S颗粒沉速us与颗粒数目n的函数关系式：

n??（us）n?式中,a，b，?，?是系数,与颗粒形状、密度,水的粘滞性等因素有关,其中

?，?大于1。

由以上二式可得出水样中原始悬浮物浓度C0：【重量g，数目n/mL，浓度=m×n（g/mL）】

ab????1umax0????1水中等于、大于沉速uS，的颗粒浓度为C?us：

umaxabab??????1????1???1C?us??abu?du?(u?u)?C?u?ssmaxs0sus????1????1ab?A， 令 ????1?B则：

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沉降与过滤一章习题及答案

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A A? 4000 mPa·s； B? 40 mPa·s； C? 33.82 Pa·s； D? 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D

A．2?30?m； B。1/2?3?m；C。30?m； D。2?30?m 3、降尘室的生产能力取决于 。 B

A．沉降面积和降尘室高度；B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。D

A． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大

化工原理天津大学第二版

沉降与过滤一章习题及答案

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A A 4000 mPa·s； B 40 mPa·s； C 33.82 Pa·s； D 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D

A．2 30 m； B。1/2 3 m；C。30 m； D。2 30 m 3、降尘室的生产能力取决于 。 B

A．沉降面积和降尘室高度；B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。D

A． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，

西门子S7-200PLC的自由口通信,内含3个实验内容。

实验十 自由口编程实验

一、实验目的

了解PLC通信功能；初步掌握PLC自由口通信编程方法。

二、实验设备

1、THSMS-A型实验装置二台

2、安装了STEP7-Micro/WIN4.0编程软件的计算机一台

3、PC/PPI编程电缆，网络连接器。

4、锁紧导线若干

三、实验内容与步骤

（1）输入以下程序，通过串口调试软件（可从网上下载，下图为某一款软件主界面）或windows超级终端（使用方法附后，如果你的计算机中没有，请找老师或者从网上下载）观察现象。

Network 1 // 网络标题

// 传送：“S7－200你好” 到VW100开始的五个字（十个字节）

LD SM0.1

MOVB 16#09, SMB30 //9600，8，N，1

MOVW 16#5337, VW100 //“S”和“7”的ASCII码

MOVW 16#2D32, VW102 //“-”和“2”的ASCII码

MOVW 16#3030, VW104 //两个“0”的ASCII码

MOVW 16#C4E3, V

沉降与过滤一章习题及答案

一、选择题

1、 一密度为7800 kg/m3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为 （设沉降区为层流20℃水密度998.2

3-5

kg/m粘度为100.5×10 Pa·s）。A A? 4000 mPa·s； B? 40 mPa·s； C? 33.82 Pa·s； D? 3382 mPa·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为 。D

A．2?30?m； B。1/2?3?m；C。30?m； D。2?30?m 3、降尘室的生产能力取决于 。 B

A．沉降面积和降尘室高度；B．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度；D．降尘室的宽度和高度。

4、降尘室的特点是 。D

A． 结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B． 结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C． 结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大

实验三高层建筑物沉降观测

一、实验目的

1、理解电子水准仪测量的基本原理。 2、学会电子水准仪测量的操作。

3、掌握高层建筑物变形监测数据处理的基本方法。

二、实验任务

1、提前做好实验方案的设计，在选定的实验区域设置（选择）沉降监测基准点，给定其已知高程，设计（选择）高层建筑物沉降监测（目标）点。

2、练习电子水准仪测量的操作。 3、整理沉降监测数据成果。

三、仪器与工具

领取：电子水准仪1台套（含三脚架）、配套水准尺2根、尺垫2个； 自备：自备扶尺杆2根。

四、具体操作要求

1、实验课前必须理解课本第七章变形监测的相关理论，掌握电子水准仪的使用操作。 2、实验地点：监测对象为校行政楼。

3、本次实验建筑变形监测精度级别为二级，请参照《JGJ 8-2007 建筑变形测量规范》有关规定执行，同时应符合《工程测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》有关规定。

4、每组观测一组数据，由于仪器设备、实验时间有限，每测站仅记录一测回数据，每组观测时间应尽量控制在20分钟以内。

六、上交资料

各组交外业观测记录1份，各组数据处理成果1份。

七、实验报告格式要求

水准线路记录表格及沉降成果表格。

实验二：全站仪放样技术

班级：组号：实验日期： 组长：

实验要求

1. 时间：2014年6月22日（周日）

给排水11-1班 第1~4组：上午8：00开始

第5~8组：上午10：00开始

给排水11-2班 第1~4组：下午14：30开始

第5~8组：下午16：30开始

2. 地点：学科楼8楼给排水实验室 3. 分组要求：

每班分8小组，每组选一个组长，各班学委把分组名单发给我，邮箱：huangmei7966@163.com

4. 纪律要求：按时来实验室做实验，实行签名考勤制度；实验结束后给老师检查试验验结果、签名后方可离开。 5. 强调：（1）实验前写好预习报告，否则不能做实验。

（2）不来做实验无实验成绩。

6.实验报告包括：

实验目的、原理、方法步骤、原始数据、数据处理（并画出E-t和E-u的关系曲线）、思考题、心得体会等。

1

实验五 自由沉淀

实验项目性质：综合性 所属课程名称：排水工程 实验计划学时：3

一、 实验目的

(1)观察沉淀过程，加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。 (2)掌握颗粒自由沉淀实验的方法，求出沉淀曲线。 二、实验原理

水中的悬浮固体并非单一