Способ определения физико-механических характеристик мелкодисперсных сыпучих материалов

 

Изобретение относится к способам определения физико-механических характеристик насыщенных воздухом сыпучих материалов. Эти свойства необходимы для / расчета оборудования при складировании выпуска и перемещения указанных веществ . Целью изобретения является повышение информативности путем определения не только коэффициента бокового давления, но и коэффициента внешнего трения, а также обеспечение определения указанных параметров для материалов , насыщенных воздухом, В момент загрузки сыпучего материала в испытательный цилиндр происходит насыщение его воздухом. Замер технологических параметров проводится сразу после загрузки материала и прекращения подачи воздуха, затем при исчезновении избыточного давления внутри сыпучего материала. Использование такого рода данных для расчета транспортных средств позволит обеспечить бесперебойное перемещение сыпучих материалов, повысит надежность работы оборудования и улучшит условия труда на рабочих местах. 2 табл. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877311/28 (22) 06.08,90 (46) 23.09.92 . Бюл, ¹ 35 (71) Кузнецкий филиал Восточного научноисследовательского углехимического института (72) Ю.Е. Прошунин и Г.И, Усова (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1160273, кл. G 01 N 3/56, 1983.

V, Sundaram the experimental evoluation

of the effect of material consolidation on static

bin pressures. Powder technology, 42 (1985), 241-247. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к способам определения физико-механических характеристик насыщенных воздухом сыпучих материалов. Эти свойства необходимы для

Изобретение относится к определению физико-механических свойств сыпучих материалов, необходимых для расчета бункеров, течек, трубопроводов, питателей, и может быть использовано в коксохимической, химической, металлургической строительной и др. отраслях промышленности.

Известен способ испытания на сдвиг материалов при непрерывной продувке плоскости сдвига воздухом. Способ осуществляется при помощи модифицированной установки линейного плоскостного сдвига следующим образом: исследуемый матери„„ 4 „„1763950 А1

/ 2

/ расчета оборудования при складировании выпуска и перемещения указанных веществ, Целью изобретения является повышение информативности путем определения не только коэффициента бокового давления, но и коэффициента внешнего трения, а также обеспечение определения указанных параметров для материалов, насыщенных воздухом, В момент загрузки сыпучего материала в испытательный цилиндр происходит насыщение его воздухом. Замер технологических параметров проводится сразу после загрузки материала и прекращения подачи воздуха, затем при исчезновении избыточного давления внутри сыпучего материала. Использование такого рода данных для расчета транспортных средств позволит обеспечить бесперебойное перемещение сыпучих материалов, повысит надежность работы оборудования и улучшит условия труда на рабочих местах, 2 табл. ал послойно загружается в полость подвижной и неподвижной полуматриц и для достижения равномерной плотности по всему объему образца послойно уплотняется. После приложения к верхней части сыпучего материала вертикальной силы V(H) и подачи в нижнюю неподвижную полуматрицу требуемого количества воздуха, аэрирующего сыпучий материал, что контролируется по величине давления воздуха внутри образца, фиксируется величина усилия S(H), сдвигающего подвижную полуматрицу относительно неподвижной, Указанные операции

1763950 повторяются для нескольких значений вертикальной силы, Полученные результаты используются для определения коэффициента внутреннего трения (его величина равна тангенсуугла наклона прямой, построенной по экспериментальным точкам в координатах V (ось абсцисс) — S (ось ординат)).

Наиболее близким техническим решением является способ определения коэффициента бокового давления сыпучего материала, заключающийся в загрузке и уплотнении послойно сыпучего материала (для достижения равномерной плотности) до верха полого разъемного цилиндра, скрепленного двумя круговыми манжетами, снабженными тензодатчиками, приложении к верхней горизонтальной поверхности материала вертикального усилия V»(a) и регистрации вертикальной силы давления на дно цилиндра V>z(H) и горизонтальной силы давления на стенки цилиндра V,(H).

Коэффициент бокового давления определяется на основании полученных данных по формуле

2 Vx

Vy1 + Vy2

Недостатками известного способа являются; врзможность определения только одной физико-механической характеристики — коэффициента бокового давления и определение данной характеристики только для уплотненного состояния сыпучего материала. Результаты могут быть использованы при расчете промышленных аппаратов значительной емкости, где перерабатывается уплотненный сыпучий материал, но их нельзя применить при расчете желобов и трубопроводов.

Целью изобретения является повышение информативности путем определения не только коэффициента бокового давления, но и коэффициента внешнего трения, а также обеспечение определения указанных параметров для материалов, насыщенных воздухом.

Поставленная цель достигается следующим образом: сыпучий материал поступает с постоянной скоростью в полый цилиндр.

Одновременно в нижнюю часть цилиндра подается воздух для более полного насыщения им формируемого образца исследуемого вещества. При окончании загрузки сыпучего материала прекращается подача воздуха и определяются величины следующих параметров: высоты слоя материала (h, м), силы давления (Pg, Н) его на дно цилиндра, а также изфыточ 1ого давления воздуха (Рв, Н/м ) в нижней части цилиндра. Эти, параметры получены для сыпучего материала, находящегося в состоянии насыщения воздухом. Избыточный воздух из сыпучего

5 материала удаляется при его уплотнении под действием собственного веса, через определенный промежуток времени (например, для пыли УЗМ ЗСМК вЂ” 30 мин), Удаление избыточного воздуха из сыпучего

10 материала контролируется изменением избыточного давления внутри сыпучего материала (U-образным манометром) и изменением давления на дно емкости (по электрическим весам). Повторный замер

15 указанных выше параметров (Р1, Н) производится при исчезновении избыточного давления воздуха, т,е. после удаления его в процессе уплотнения сыпучего материала под действием собственного веса. Это со20 стояние характеризуется стабилизацией объема исследуемого вещества и прекращением возрастания давления на дно цилиндра.

Полученные результаты используются

25 для расчета коэффициентов внешнего трения и бокового давления насыщенного воздухом сыпучего материала.

Коэффициент бокового давления (kb) насыщенных воздухом сыпучих материалов

30 определяют из выражения:

H 4 P)+mD Pb ехр(Р л0 Рь

1 D

Xgb)) =1+ Х

f Н, (nD P) — 4 Р2+KD2 Рь

40 где Π— диаметр испытательного цилиндра, Н;

М вЂ” вес образца, Н;

f — коэффициент внешнего трения сыпучего материала (без воздуха), взятый из справочника, либо определенный стандартным методом наклона пластины из исследуемого материала.

Величину коэффициента внешнего трения (4) насыщенных воздухом сыпучих материалов рассчитывают по формуле:

4 (ь h . < ) = 1 — 4 Р2 h 4ь <

Пример. Для исследования берется навеска весом 1,55 Н сыпучего материала (в нащем случае — пыли, уловленной в циклонах автономной системы отсоса углезагру1763950

Таблица 1

Таблица 2 зочной машины коксовой батареи hL 1 Западно-Сибирского металлургического комбината), Пыль сохраняется в эксикаторе для поддержания постоянной влажности втечение всего времени испытания. Подача ее в цилиндр осуществляется с постоянной скоростью. Одновременно в течение всего времени загрузки в нижнюю часть формирующего слоя подается воздух. Сразу после завершения загрузки пыли производим замер силы давления образца на дно цилиндра (Pz, Н), избыточного давления воздуха внутри образца (P, Нlм ), высоты образца материала (h, м).

После полного исчезновения избыточного давления воздуха (Р = — 0) выполняем повторный замер высоты образца сыпучего материала (Н, м) и силы давления образца на дно цилиндра (P>, Н).

Полученные результаты приведены в табл. 1.

Коэффициент внешнего трения угольной пыли (без воздуха) определен стандартным методом наклона пластины, изготовленной как и цилиндр из стали 3. Его величина — 0,70 (f), Далее по формулам (1) и (2) рассчитаны значения коэффициентов бокового давления (ь) и внешнего трения (4) насыщенного воздухом материала, Полученные результаты представлены в табл, 2, Формула изобретения

Способ определения физико-механических характеристик мелкодисперсных сыпу5 чих материалов, заключающийся в том, что формируют в испытательном цилиндре образец материала, уплотняют его и затем определяют силу Р1 давления материала на дно цилиндра, с учетом которой определяют ,10 коэффициент бокового давления сыпучего материала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только коэффициента бокового давления, но и коэффициента внешне15 го трения, а также обеспечения определения указанных параметров для материалов, насыщенных воздухом, формирование образца осуществляют при непрерывном насыщении его воздухом, пе20 ред уплотнением образца определяют силу

Рг давления материала на дно цилиндра, высоту h образца и избыточное давление Р> воздуха внутри образца, удаляют воздух в процессе уплотнения сыпучего материала и

25 после его удаления дополнительно определяют высоту Н образца, величину коэффициента (бокового давления определяют с учетом измеренных параметров, а по величинам (1, h и Р2 определяют коэффициент

30 внешнего трения сыпучего материала.