Файл: Лукьянов, П. И. Аппараты с движущимся зернистым слоем. Теория и расчет.pdf

Таблица 10

Опытные данные, характеризующие неравномерность потока металлических шариков

при свободном истечении из монослойной модели аппарата

При свободном выпуске порошкообразных (связных) материа­ лов возникает так называемое гидравлическое истечение, ско­ рость которого сильно зависит от давления газа над выпускным отверстием и ниже его. Вследствие инжектирующего действия струи порошкообразного материала и малой газопроницаемости слоя над выпускным отверстием в зоне выпуска создается разре­ жение, т. е. возникает перепад давления газа между приемной зоной и зоной выпуска, снижающий скорость истечения. Сыпучий материал в этих условиях движется параллельно потоку газа.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО БУНКЕРА

Угол между стенками днища

Основное требование, предъявляемое к бункеру, состоит в том, чтобы выпуск сыпучего материала происходил без образования устойчивых сводов, а после окончания выпуска на его стенках не оставалось значительное количество материала. Один из спо­ собов выполенния этого требования — уменьшение угла между стенками днища. Однако это приводит к созданию бункеров отно­ сительно большой высоты, что не всегда приемлемо в производ­ ственных условиях. Кроме того, в случае длительного пребывания связного сыпучего материала в высоком бункере задача разруше­ ния образовавшихся в нем устойчивых сводов становится более сложной, чем в бункере такой же емкости, но меньшей высоты.

Вместе с тем в некоторых условиях необходимо полностью исключить образование в бункере застойных зон, что достигается уменьшением угла 2Ѳ между стенками. Этот угол уменьшается при увеличении угла внутреннего трения. Например, по данным работы Дженике при ср = 30° 2Ѳ = 30°, при ср = 40° 2Ѳ = 15°.

Эти данные подтверждают правильность наших выводов о форме и размерах центральной зоны относительно быстрого

108

движения сыпучего материала. Выше отмечено, что при ѵ = 3 и ср = 30° угол динамического откоса ß в движущемся слое сыпу­ чего материала составляет 66°, что соответствует величине <х3= = Ѳ = 24°. Расхождение с упомянутыми данными объясняется тем, что в наших расчетах коэффициент распределительной спо­ собности принят для изотроп­

пление, что согласуется с выводом, согласно которому Связные

прочности сыпучей среды компенсируется условной заменой угла внутреннего трения ср так называемым эффективным углом вну­ треннего трения б (рис. 65). Метод определения этого угла со­ стоит в том, что предварительно консолидированный (при аі) образец испытывают на сдвиговом приборе при возрастающих значениях а > а' (кривая О^ ) .

Увеличение нагрузки приводит к состоянию, при котором достигнутое напряжение консолидирует образец и опытные дан­ ные выпадают из графика. Поэтому характерными точками пре­ дельных кривых являются точки Е ', Е" и т. д. В определяющих точках напряжение консолидации (о( и о!) равно максимальному напряжению в сыпучем материале во время сдвига. Прямая L,

109

Образец горной породы разрушается под действием сжимающих напряжений в центральной части под углом 49°, а в периферий­ ной ■— под углом 69° к горизонтали. Последняя величина близка к углу наклона линии OB (см. рис. 48), обозначающей границу между центральной и периферийной зонами при деформации сыпучего тела.

При обрушении кровли горной выработки разломы происходят под углом 65—70° к горизонтали. Угол наклона плоскости раз­ лома к горизонтали вблизи поверхности замли при ее опускании под действием горных выработок также составляет 65-—70°. Преимущественные смещения пластов земной коры под углом 60— 70° к вертикали отмечены при больших разломах, возникающих при тектонических процессах. Общий признак сходства процес­ сов деформации дискретных и квазидискретных твердых тел выявляется при рассмотрении энергетической характеристики сейсмического режима.

При разработке метода расчета земляных сооружений исполь­ зуют условие отсутствия растягивающих напряжений во всех точках массива. Методом последовательных приближений опре­ деляют эквивалентную систему соединенных между собой стерж­ невых элементов, причем каждый из них работает только на сжа­ тие. В предложенной нами модифицированной модели сыпучей среды указанное условие выражено аналитически, оно может быть применено к сложным процессам деформации квазисплошных твердых тел.

При исследовании деформаций квазисплошного слоя под действием зоны выпуска обнаружено, что первая стадия процесса характеризуется опусканием среды в верхней части, зависанием в средней и волнообразным поднятием в нижней зоне (рис. 69).

Объяснение и количественная характеристика этого процесса вытекают из анализа уравнений (38) и (39)/Первое из них пока­ зывает, что р — 0 при а == 37,2° и а = 90°. Угол а 0, при кото­ ром р имеет максимальное значение, определяется из уравнения

На рис. 70 приведены изолинии ог/а2,0, построенные с по­ мощью уравнения (38). Они симметричны относительно прямой, проведенной из центра полярных координат под углом а 0 = 63° к горизонтали.

Величина ог/оуі0 на этой прямой и в зонах, ограниченных изолиниями, больше единицы и возрастает при уменьшении рас­ стояния до зоны выпуска.

112

Распределение опорного давления в начальный период дефор­ мации слоя описывается уравнением

Рис. 70. График распределения вертикаль­

Характерные точки графика этого уравнения (см. рис. 70) определяются для случая, когда / = 0,577 и ѵ = 3. При увели­ чении а от 17 до 37° величина oz/az, 0 возрастает от минимального значения на краю отверстия (точка Г х) до единицы. При даль­ нейшем увеличении а величина oz/aZi0 возрастает до максималь­ ного значения в точке Г положение которой определяется из уравнения