Sedimentationsgeschwindigkeit

Unter der Sedimentations-, Sink- oder Absinkgeschwindigkeit (auch Absinkrate) versteht man die Vertikalgeschwindigkeit, mit der sich ein Partikel innerhalb eines fluiden Mediums absetzt (sedimentiert). Wichtig ist diese vor allem für Korngrößenanalysen und die damit verbundenen mechanischen Trennverfahren (Zentrifugation, Dichtegradientenzentrifugation, Dekantieren, Sedimentation).

Vor allem in der Biologie wird die Sedimentationsgeschwindigkeit in Svedberg angegeben.

Berechnung

Sedimentationsgeschwindigkeit Ws eines Sandkorns (Durchmesser d, Dichte 2650 kg/m³) in Wasser bei 20 °C;
die Kurve zeigt unterschiedliche Bereiche, da sich mit dem Korndurchmesser die Reynoldszahl und damit auch die Formel für den Drag Coefficient ändert

Die Sedimentationsgeschwindigkeit {\displaystyle W_{\mathrm {s} }} bleibt im Falle einer rein gravitativen Sedimentation (d.h. ohne Zentrifugation) konstant, sobald die mit der Geschwindigkeit zunehmende Reibungskraft die Gravitationskraft kompensiert, welche das Partikel beschleunigt.

Bei der Berechnung wird von kugelförmigen Teilchen ausgegangen, die in einer unendlich ausgedehnten Flüssigkeit sedimentieren, bei der weder Wände noch Nachbarteilchen die Geschwindigkeit beeinflussen:

{\displaystyle W_{\mathrm {s} }={\sqrt {{\frac {4}{3}}\cdot \left({\frac {\rho _{\mathrm {p} }}{\rho _{\mathrm {f} }}}-1\right)\cdot {\frac {g\cdot d}{C_{\mathrm {D} }}}}}}

Die Sedimentationsgeschwindigkeit hängt ab von:

Der Strömungswiderstandskoeffizient CD hängt wiederum ab von der Reynolds-Zahl {\displaystyle Re={\frac {\rho _{f}\cdot W_{s}\cdot d}{\eta }}}:

Als allgemeine Näherung für den Stokes-, Übergangs- und Newton-Bereich kann folgende Formel angewendet werden:

C_{{\mathrm  {D}}}={\frac  {24}{Re}}+{\frac  {4}{Re^{{1/2}}}}+0{,}4
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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 26.06. 2024