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Einige ingenieurwissenschaftliche Werte online

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Sedimentationsgeschwindigkeit Online Berechnen

Berechnung der Sinkgeschwindigkeit / Absetzgeschwindigkeit in einem stehenden Gewässer oder Becken


Für die Berechnung der Sinkgeschwindigkeit wird als allererstes die Stokes'sche Gleichung benutzt, die von folgenden idealen Bedingungen ausgeht. Es handelt sich bei dem Sedimentpartikeln um glatte Kugeln die sich in einer unendlich ausgedehnten Flüssigkeit absetzen, bei der weder die Wände noch Nachbarteilchen die Absetzgeschwindigkeit beeinflussen.

vs: Sinkgeschwindigkeit[ m / s]
d: Korndurchmesser[ mm ]
g: Erdbleschleunigung[ 9,81 m / s2 ]
ρp: Korndichte[ kg / m3 ]
ρf: Dichte Flüssigkeit[ kg / m3 ]
η: dynamische Viskosität Flüssigkeit[ Pa / s ]
ν: kinematische Viskosität Flüssigkeit[ m2 / s ]    
Re: Reynoldzahl
CD: Strömungswiderstandskoeffizient

Bemerkung zum Korndurchmesser:
Wenn sie berechnen wollen, wann sich ein Sediment, z.B. Sand, sich in einem Becken oder in einem Behälter abgesetzt hat, sollten sie die kleinste Korngröße, die zu etwa 5% im Sediment enthalten ist, in die Formel einsetzen.

Die Korngrößenverteilung von Kies und Sand kann durch Siebung ermittelt werden, einem recht einfachen und schnellen Verfahren. Die Zusammensetzung des Schluff und Tongehaltes wird mit der Sedimentationsanalyse ermittelt. Diese Verfahren ist zeitaufwendig und nicht unkomliziert und sollte von einem Fachlabor durchgeführt werden.
GEOWiki
Wikipedia Korngröße


Die Bedingungen für die Anwendung der Stokes Formel sind bei realen Sedimenten meist nicht erfüllt:


Korngefüge von Sand


Zur Korrektur der durch die Turbulenzen verursachten Abweichungen wird folgende Formel mit dem Strömungswiderstandskoeffizient CD berechnet:

Der Strömungswiderstandskoeffizient CD ist abhängig von der Reynoldzahl.
Für geringe Sedimentationsgeschwindigkeiten bzw. Reynolds-Zahlen < 0,5, laminare Strömung, gilt CD = 24 / Re. In diesem Fall ist die Sedimentationsgeschwindigkeit mit der Stokesschen Gleichung berechenbar.
Liegt die Reynoldzahl im Übergangsbereich zwischen 0,5 < Re > 1000 gibt es keine einfache Formel für CD, aber verschiedene empirische Formeln, z. B. CD = 18,5 / Re0,6 .
Für hohe Sedimentationsgeschwindigkeiten bzw. Reynolds-Zahlen Re > 1000, turbulente Strömung, gilt CD = 0,44.
Sedimentationsgeschwindigkeit Wikipedia

Oseen bietet einen verbesserten Ansatz zur Berechnung der Sinkgeschwindigkeit.

Für Korndurchmesser bis etwa 0,1 mm liefern die Ansätze nach Stokes und Oseen nahezu die gleichen Sinkgeschwindigkeiten. Für größere Korndurchmesser endet der Anwendungsbereich nach Stokes und die Gleichung nach Oseen liefert bessere Ergebnisse.

Korngröße

GruppeMaterialKorngröße [ mm ]
KiesGrobkies20 - 63
Mittelkies6,3 - 20
Feinkies2 - 6,3
SandGrobsand0,63 - 2
Mittelsand0,2 - 0,63
Feinsand0,063 - 0,2
Schluff
(Silt)		Grobschluff0,02 - 0,063
Mittelschluff0,0063 - 0,02
Feinschluff0,002 - 0,0063
TonGrobton0.00063 - 0.0.002
Mittelton0,0002 - 0,00063
Feinton< 0,0002

Korngröße:     [ mm ]


Dichte des Materials:

Material

Dichte [kg / m3]
Sand2650
Braunkohle, Ölschiefer, Steinkohle1250
Metalle / Legierungen
Eisen7874
Stahl7840
Grauguß7200
Aluminium2700
Kupfer8960
Zink7140
Zinn7300
Gold19320
Silber10460
Platin21450
Blei11340
Messing8500
Bronze8730

Dichte des Materials:     [ kg / m3 ]


Dichte der Flüssigkeit:

Dichte der Flüssigkeit:     [ kg / m3 ]


dynamische Viskosität η:

dyn. Viskosität von Wasser:
0 Grad C
1 Grad C
3 Grad C
5 Grad C
10 Grad C
15 Grad C
20 Grad C
22 Grad C
25 Grad C
30 Grad C
35 Grad C
40 Grad C
50 Grad C
60 Grad C
70 Grad C
80 Grad C
90 Grad C
95 Grad C
100 Grad C

Dynamische Viskosität der Flüssigkeit:     [ Pa /s ]



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