Способ определения физико-механических характеристик мелкодисперсных сыпучих материалов

(19) (1 М 19/02 1)5 ТЕНИ ОПИС Е ИЗОБР ЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ М 35лиал Востго углехими очного научн ческого инст оваСССР983.ка ечода 1 оп ооцу, 42 набоп зсасс 1985),ЛОВ (57) Изо ределе ристик матери к способам опеских характеухом сыпучих еобходимы для бретение относит ия физико-механ насыщенных во лов. Эти свойства нию ма- нкей, и иче- роии.двигплост ига ри ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельствоМв 1160273, кл. С 01 й 3/56,Ч, Яипбагагп йе ехрегаот йе еФТесс о 1 гпасега сопзоЬп ргеззигез. Роасег тес) по241-247,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ СЪПУЧИХ МАТЕРИАИзобретение относится к определе физико-механических свойств сыпучих териалов, необходимых для расчета бу ров, течек, трубопроводов, питателе может быть использовано в коксохим ской, химической, металлургической ст тельной и др. отраслях промышленностИзвестен способ испытания на с материалов при непрерывной продувке скости сдвига воздухом. Способ осуще ляется при помощи модифицирован установки линейного плоскостного сд следующим образом: исследуемый мат 763950 А 1 2Iрасчета 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 загружает ной и неподвижной по жения равномерной объему образца пасло сле приложения к вер материала вертикальн в нижнюю неподвижн буемого количества в сыпучий материал, чт величине давления воз фиксируется величина щего подвижную полу но неподвижной, Ук ся в полость подвижлуматриц и для достиплотности по всему йно уплотняется, Похней части сыпучего ой силы Ч(Н) и подачи ую полуматрицу треоздуха, аэрирующего о контролируется по духа внутри образца, усилия 3(Н), сдвигаю- матрицу относительазанные операцииповторяются 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 Ч (ось абсцисс) - Я (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 Чу 1(Н) и регистрации вертикальной силы давления на дно ЦилинДРа Чу 2(Н) и гоРизонтальной силы давления на стенки цилиндра Ч,(Н). Коэффициент бокового давления определяется на основании полученных данных по формуле2 Чх Чу 1 + Чу 2 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 (и, м), силы давления (Р 2, Н) его на дно цилиндра, а также избьтрч 1 ого давленоя 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 уплотнениипод действием собственного веса, через определенный промежуток времени (например, для пыли УЗМ ЗСМК - 30 мин), Удаление избыточного воздуха из сыпучего 10 материала контролируется изменением избыточного давления внутри сыпучего материала (О-образным манометром) и изменением давления на дно емкости (по электрическим весам). Повторный замер 15 указанных выше параметров (Р 1, Н) производится при исчезновении избыточного давления воздуха, т,е. после удаления его в процессе уплотнения сыпучего материала под действием собственного веса. Это со стояние характеризуется стабилизациейобъема 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 Яь) насыщенных воздухом сыпучих материалов 30 определяют из выражения:Н 4 Р 1+ЯО Рьехр лО РьО35ф, =1+1 Нл О Р 1 - 4 Р 2 + 7 г О Рь О 40где О - диаметр испытательного цилиндра, Н;М - вес образца, Н;1 - коэффициент внешнего трения сыпучего материала (без воздуха), взятый из справочника, либо определенный стандартным методом наклона пластины из исследуемого материала,Величину коэффициента внешнего трения (1) насыщенных воздухом сыпучих материалов рассчитывают по формуле:4 ьп, ) 1 4 Р 2 пь55П р и м е р. Для исследования беретсянавеска 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 М 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 (Р 2, Н), избыточного равления воздуха внутри образца (Рв, Н/м ), высоты образца материала (Ь, м).После полного исчезновения избыточногодавления воздуха(Рв=О) выполняем повторный замер высоты образца сыпучего материала (Н, м) и силы давления образца на дно цилиндра (Р 1, 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 - 0,70Далее по формулам (1) и (2) рассчитаны значения коэффициентов бокового давления (фь) и внешнего трения (Ь) насыщенного воздухом материала, Полученные результаты представлены в табл, 2,Формула изобретения Способ определения физико-механических характеристик мелкодисперсных сыпу чих материалов, заключающийся в том, чтоформируют в испытательном цилиндре образец материала, уплотняют его и затем определяют силу Р 1 давления материала на дно цилиндра, с учетом которой определяют ,10 коэффициент бокового давления сыпучегоматериала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только коэффициента бокового давления, но и коэффициента внешне го трения, а также обеспеченияопределения указанных параметров для материалов, насыщенных воздухом, формирование образца осуществляют при непрерывном насыщении его воздухом, пе ред уплотнением образца определяют силуРг давления материала на дно цилиндра, высоту й образца и избыточное давление Рв воздуха внутри образца, удаляют воздух в процессе уплотнения сыпучего материала и 25 после его удаления дополнительно определяют высоту Н образца, величину коэффициентабокового давления определяют с учетом измеренных параметров, а по величинам , й и Рг определяют коэффициент 30 внешнего трения сыпучего материала,