石英砂顆(ke)粒在濾(lv)(lv)層中有(you)(you)多種(zhong)排(pai)列結(jie)構(gou),包括金字(zi)塔(ta)(ta)形(xing)、立(li)方體形(xing)和無規(gui)則排(pai)列。金字(zi)塔(ta)(ta)形(xing)是*穩定(ding)的(de)(de)結(jie)構(gou),立(li)方體則是*不穩定(ding)的(de)(de)結(jie)構(gou)。濾(lv)(lv)料之間有(you)(you)無數孔隙(xi),孔隙(xi)尺(chi)寸決定(ding)著它能(neng)攔截(jie)的(de)(de)雜質顆(ke)粒的(de)(de)特(te)征。為了解孔隙(xi)尺(chi)寸情況(kuang),本節(jie)將計算與主要過濾(lv)(lv)方向垂直的(de)(de)截(jie)面上孔隙(xi)的(de)(de)投(tou)影情況(kuang)。
假設石(shi)英(ying)砂濾(lv)料顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)狀(zhuang)為完(wan)美球(qiu)形(xing)(xing),半徑用 R 表示。當它(ta)們以立(li)方(fang)體結構(gou)組(zu)合時,單個(ge)(ge)孔(kong)隙(xi)(xi)投(tou)影(ying)孔(kong)隙(xi)(xi)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)為 Si=0.86R2,允(yun)(yun)(yun)許通(tong)過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)微(wei)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**半徑是(shi)0.42R;若(ruo)石(shi)英(ying)砂濾(lv)料直(zhi)徑 2mm,所形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)隙(xi)(xi)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)是(shi) 0.86mm2,允(yun)(yun)(yun)許通(tong)過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)微(wei)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**半徑是(shi) 0.42mm。然而這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)力學穩定性(xing)遠遠低(di)于金字塔形(xing)(xing)結構(gou)組(zu)合。投(tou)影(ying)方(fang)向上形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**單個(ge)(ge)孔(kong)隙(xi)(xi)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)為 Si=0.162R2;若(ruo)石(shi)英(ying)砂濾(lv)料直(zhi)徑 2mm,所形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)隙(xi)(xi)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)是(shi) 0.162mm2,孔(kong)隙(xi)(xi)允(yun)(yun)(yun)許通(tong)過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)形(xing)(xing)微(wei)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)**半徑是(shi) 0.155mm
實(shi)際中濾料(liao)的排列(lie)是(shi)一(yi)(yi)個隨機過程(cheng),它介于金字塔形和立方體形結構(gou)之間。考慮結構(gou)的穩定(ding)性(xing)和不確定(ding)性(xing),加(jia)入一(yi)(yi)個修(xiu)正系(xi)數 K 后得出(chu)單個孔隙面積為:Si=KR2。其中 K 是(shi)一(yi)(yi)個介于 0.162與 0.86 之間的系(xi)數)。