Fällningshastighet

Fällningshastighet, eller sedimentationshastighet, är den hastighet med vilken partiklar sjunker genom en vätska under gravitationen. Den betecknas ofta vt och påverkas av partikelns densitet samt vätskans densitet och viskositet, partikelns storlek och form, samt temperatur och sammansättning i suspensionen.

Under antagandet att partikeln är en sfär och att flödet befinner sig i Stokes-området (Reynolds tal, Re, mycket mindre än 1) följer fällningen Stokes lag: vt = (1/18) (ρ_p − ρ_f) g d^2 / μ. Här är ρ_p partikelns täthet, ρ_f vätskans täthet, g gravitationsaccelerationen, d partikelns diameter och μ den dynamiska viskositeten. I praktiken ökar vt med större partikelstorlek och större densitetsskillnad, och minskar med högre viskositet. Denna formel är dock begränsad till Stokes-regimen; vid större partiklar eller högre Re används empiriska korrelationer eller kompletterande modeller.

I tätare suspensioner uppstår hindrad fällning, där närvaron av andra partiklar bromsar fallet och vt minskar. Partiklarnas form och förekomst av aggregation/flockning samt närvaro av flöde eller turbulens påverkar också fällningshastigheten. Brownsk rörelse dominerar för mycket små partiklar och kan göra fällningen betydligt långsammare.

Användningar av fällningshastigheten finns i avloppsvattenrening, sedimentationsbassänger och andra processer där separation av fasta partiklar från vätska är nödvändig. Mätningar kan göras i kolonner eller vid så kallat jar-test där avsättningen följs över tid.