Файл: Лукьянов, П. И. Аппараты с движущимся зернистым слоем. Теория и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 0
Соотношение между коэффициентом внутреннего трения для сухого материала (мелкозернистого) fw и коэффициентом внешнего
трения этого материала о сталь (fw), дерево (fw) и резину (/Q
выражается следующими данными: fw\ fw : fw : fw — 20 : 15 : : 16 : 17.
Для муки угол внутреннего трения равен 27—35°, угол трения по металлу 21—22°, по органическому стеклу — 10°. Угол трения движущегося сыпучего материала о стенку составляет 80—90% от угла внешнего трения для неподвижного материала.
Угол естественного откоса,- Способность образовывать есте ственную насыпь — одно из характерных свойств сыпучих мате риалов. Угол наклона ц/ поверхности насыпи к горизонту изме няется в очень широких пределах: от 25—35° для хорошо сыпу чих до 60—70° и больше для связных материалов.
Угол естественного откоса хорошо сыпучего материала прак тически совпадает с углом внутреннего трения. Однако в общем случае эти углы отличаются один от другого и определять ср с помощью простейших опытов образования естественной насыпи нельзя.
Угол обрушения. Кроме угла естественного откоса, иногда дополнительно определяют так называемый угол обрушения. Для этого пластину размером 125x6 мм погружают в нижнюю часть слоя сыпучего материала, устанавливая ее горизонтально. Затем поднимают пластину до вывода из слоя. Хорошо сыпучий материал образует одну непрерывную насыпь на пластине. По верхность плохо сыпучего материала имеет ряд уступов. В обоих случаях измеряют средний угол наклона этой поверхности к го ризонтали. Затем пластину слегка обстукивают и определяют новое среднее значение угла наклона поверхности к горизонтали. Среднее арифметическое обоих углов является расчетной харак теристикой данного материала и называется углом обрушения.
Некоторые исследователи определяют угол обрушения мето дом высыпания зернистого материала через отверстие в горизон тальном плоском днище емкости. Угол свободного откоса слоя, образующегося при этом на днище (угол обрушения), обычно отличается от угла естественной насыпи в пространстве, не огра ниченном боковыми стенками.
Сыпучесть является комплексной характеристикой способности материала образовывать дискретно-непрерывный устойчивый по ток. Простейший способ экспериментального определения сыпу чести состоит в определении максимальной скорости свободного истечения материала из сосуда через отверстие определенного диаметра.
В работе Керра предложено использовать для оценки сыпучести четыре показателя: угол естественного откоса, коэффициент вибрационного уплотнения, угол обрушения и кажущееся поверх ностное сцепление или коэффициент неоднородности. Метод коли
47
чественной характеристики сыпучести сводится к суммированию относительных единиц («баллов») по всем четырем показателям. Максимальное число баллов по каждому показателю составляет 25 и, следовательно, максимальная сумма 100. При определении этим методом сыпучести стандартного сухого песка получены следующие данные (в скобках указано число баллов):
Угол естественного откоса ................... |
25° (25) |
|
|
Коэффициент вибрационного уплотнения |
8% (23) |
|
|
Угол обрушения ....................................... |
25° (25) |
|
|
Кажущееся поверхностное сцепление |
0 |
или |
2% |
или коэффициент однородности . . . |
|||
|
(25 |
или |
23) |
При вибрации насыпной вес песка возрастает на 8% по сравне нию с наиболее рыхлым слоем, поэтому вместо 25 баллов для «идеального» сыпучего материала с коэффициентом уплотнения 5% указаны 23 балла для реального песка.
По результатам испытаний образцов сухих порошкообразных материалов в 2800 опытах все материалы распределены на семь классов сыпучести по три группы в каждом классе (табл. 6).
Как видно, сыпучесть наилучшего материала класса I (группа 1)
характеризуется |
100 |
баллами, наилучший |
материал |
класса VII |
||
(группа 19) имеет 18 баллов сыпучести. |
и |
позволяют |
ограничить |
|||
Данные |
табл. |
11 |
облегчают выбор |
|||
число единовременно |
применяемых |
конструкций |
бункерных |
|||
устройств, |
питателей |
и др. Кроме того, создаются |
условия для |
|||
количественной оценки целесообразности применения побудителей потока внутри бункера. Например, для карбоната кальция ука заны следующие данные (в скобках дано число баллов):
Угол естественного о т к о с а ........................... |
50° (12) |
Коэффициент вибрационного уплотнения |
32% (9,5) |
Угол обруш ения............................................................ |
93°(2,0) |
Поверхностное сцепление ............................. |
60% (2,0) |
Из этих данных следует, что сыпучесть материала очень пло хая и требуется побудитель потока при выпуске из бункера.
В уплотненном состоянии карбонат кальция имеет угол есте ственного откоса около 90° вместо 50° в рыхлом состоянии. При этом его сыпучесть становится чрезмерно плохой (13,5 баллов).
Аэрируемость или склонность к образованию псевдоожиженной системы с неустойчивым лавинообразным истечением предла гается оценивать четырьмя показателями: 1) сыпучесть; 2) угол падения; 3) угол разности; 4) диспергируемость.
Угол падения определяется как угол естественного откоса после стабилизации методом пятикратного встряхивания металли ческой пластины, на которой образована естественная насыпь сы пучего материала. Встряхивание производят, сбрасывая груз определенного веса (111 гс) с определенной высоты (178 мм). Чем больше сыпучесть материала, тем меньше угол насыпи, кото рый называется углом падения. Легко аэрирующийся материал
48
Лукьянов .
Кл а с с с ы п у ч е с т и
I.Очень хорошая 90— 100 баллов
II.Хорошая 80—90 бал-
ЛОВ
III.Вполне удовлетверительная 70— 79 баллов
IV. Удовлетворительная 60—69 баллов
V. Плохая 40—59 бал-
ЛОВ
VI. Очень плохая 20— 30 баллов
VII. Чрезмерно |
пло- |
хая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
|
Классы и группы сыпучести зернистых материалов |
|
|
|
|
|||||
Г р у п п а |
У г о л е с т е с т в е н н о г о |
С т е п е н ь у п л о т |
У г о л о б р у |
К о э ф ф и ц и е н т |
П о в е р х н о с т н о е |
|||||
о т к о с а |
н е н и я |
ш е н и я |
о д н о р о д н о с т и |
с ц е п л е н и е |
||||||
с ы п у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чести |
г р а д . |
б а л л ы |
% |
б а л л ы |
г р а д . |
б а л л ы |
% |
б а л л ы |
% |
1 б а л л ы |
|
||||||||||
I |
25 |
25 |
2 |
25 |
. 25 |
25 |
1 |
25 |
|
|
2 |
26—29 |
24 |
6—9 |
23 |
26—30 |
24 |
2—4 |
23 |
— |
— |
3 |
30 |
22,5 |
10 |
22,5 |
31 |
22,5 |
5 |
22,5 |
— |
— |
4 |
31 |
22 |
11 |
22 |
32 |
22 |
6 |
22 |
|
|
5 |
32—34 |
21 |
12—14 |
21 |
33—37 |
21 |
7 |
21 |
— |
— |
6 |
35 |
20 |
15 |
- 20 |
38 |
20 |
8 |
20 |
— |
— |
7 |
36 |
19,5 |
16 |
19,5 |
39 |
19,5 |
9 |
19 |
— |
— |
8 |
37—39 |
18 |
17—19 |
18 |
40—44 |
18 |
10—11 |
18 |
— |
— |
9 |
40 |
17,5 |
20 |
17,5 |
45 |
17,5 |
12 |
17,5 |
— |
— |
10 |
41 |
17 |
21 |
17 |
46 |
17 |
13 |
17 |
|
|
11 |
42—44 |
16 |
22—24 |
16 |
47—59 |
16 |
15—16 |
16 |
___ |
— |
12 |
45 |
15 |
, 25 |
15 |
60 |
15 |
17 |
15 |
6 |
15 |
13 |
46 |
14,5 |
26 |
14,5 |
61 |
14,5 |
18 |
14,5 |
6—9 |
14,5 |
14 |
47—54 |
12 |
27—30 |
12 |
62—74 |
12 |
19—21 |
12 |
10—29 |
12 |
15 |
55 |
10 |
31 |
10 |
75 |
10 |
22 |
10 |
30 |
10 |
16 |
56 |
9,5 |
32 |
9,5 |
76 |
9,5 |
23 |
9,5 |
31 |
9,5 |
17 |
57—64 |
7 |
33—36 |
7 |
77—89 |
7 |
23—26 |
7 |
32—54 |
7 |
18 |
65 |
5 |
37 |
5 |
90 |
5 |
27 |
5 |
55 |
5 |
19 |
66 |
4,5 |
38 |
4,5 |
91 |
4,5 |
28 |
4,5 |
56 |
4,5- |
20 |
67-89 |
2 |
39—45 |
2 |
92—99 |
2 |
29—35 |
2 |
51—79 |
2 |
21 |
30 |
0 |
45 |
0 |
99 |
0 |
36 |
0 |
79 |
0 |
склонен к прерывистому сползанию в отличие от' непрерывного скатывания частиц по свободной поверхности до образования насыпи под углом падения. Этот угол косвенно характеризует сыпучесть, форму и размеры частиц, степень однородности фрак ций, силы сцепления и склонность к удерживанию воздуха, захваченного при транспортировке. Вместе с тем угол падения служит мерой прямой оценки относительной сыпучести и аэри руемое™ материала.
Угол разности определяется вычитанием величины угла паде ния из угла естественного откоса. Замечено, что некоторые легко аэрирующиеся материалы имеют не очень малый угол падения, но большой угол разности. Чем больше величина последнего, тем больше склонен материал к аэрированию и псевдоожиже нию.
Диспергируемость непосредственно характеризует склонность материала к аэрированию и псевдоожижению. Для определения диспергируемое™ рекомендуется прибор, состоящий из открытого сверху и снизу пластмассового цилиндра диаметром 100 мм, вы сотой 330 мм, установленного над стеклянным диском диаметром 100 мм на высоте 100 мм.
Через этот цилиндр с высоты 610 мм от стеклянного диска на последний сбрасывается компактная навеска сыпучего материала весом 10 гс. Вес материала, задерживающегося на стекле, яв ляется мерой его диспергируемое™.
Для количественной характеристики этого свойства исполь зуют эталонное значение диспергируемости крахмала, у которого 50% навески не задерживается на стеклянном диске прибора. Для этого склонного к аэрированию материала и других материа лов с остатком на стекле меньше 50% максимальный балл диспер гируемости 25.
Диспергируемость материалов с остатком на стекле больше 50% вычисляют по выражению: 10— (вес остатка на стекле
вгс) X 10.
Втабл. 7 приведены значения четырех характеристик аэри руемое™ для пяти классов сыпучих материалов, разделенных на 21 группу. Аэрируемость эталонного материала — крахмала — оценивается суммой баллов, равной 92 (в скобках указано число баллов):
Сыпучесть |
50% (25) |
Угол разнорти |
18° (17) |
Угол падения |
10° (25) |
Диспергируе- |
50% (25) |
|
|
мость |
|
В этой таблице сыпучесть, угол падения и диспергируемость крахмала оцениваются максимальным баллом' 25. Однако угол разности равен 18°, что значительно меньше максимального угла разности (30°) для хорошо сыпучего материала. В соответствии с этим угол разности для крахмала 17 баллов и общее число бал лов составляет 92.
50