Визначення статичного і динамічного кутів природного скосу сипкого матеріалу

Здатність пилу до злипання тісно пов’язана із сипкістю пилу. Сипкість пилу обумовлюється рухливістю часток під впливом зовнішніх сил і залежить від розміру часток, їх вологості і ступеня ущільнення.

Сипкість пилу оцінюють за розміром кута природного скосу, який утворюється при вільному насипанні матеріалу на поверхню і відраховується від горизонтальної поверхні до твірної конуса.

В сфері пиловловлення кут природного скосу – це кут обвалювання пилу в процесі або після заповнення бункера пиловловлюючого апарату. Дослідивши сипкість пилу, за значенням кута природного скосу, можна правильно підібрати кут нахилу стінок бункера пиловловлювача, а також діаметр його вивантажувального отвору, або кут нахилу приймальних чи завантажувальних лійок (жолобів), що забезпечить безперебійне і самопливне вивантаження вловленого пилу.

Для отримання даних, які характеризують сипкість пилу, визначають статичний і динамічний кути природного скосу. Статичний кут природного скосу утворюється при обваленні шару пилу, якщо прибрати підпірну стінку. Статичний кут природного скосу використовують як вихідний параметр під час проектування вивантажувальних пристроїв та бункерів сухих пиловловлювачів, або ємкостей для зберігання порошкових матеріалів. Динамічний кут природного скосу утворюється при падінні часток пилу на плоску поверхню і відповідає стану динамічної рівноваги.

Метод визначення статичного кута природного скосу полягає у вимірюванні кута нахилу поверхні матеріалу, який утворився в результаті обвалювання шару пилу при видаленні підпірної стінки. Для вимірювання статичного кута природного скосу застосовують пристрій (рис. 3), який складається з вимірювальної посудини 6 і камери для завантаження пилу 4.

Рис. 3 Пристрій для визначення статичного кута природного скосу

1 – затискний болт; 2 – засувка; 3 – бункер; 4 – камера; 5 – штатив;

6 – вимірювальна посудина; 7 – рівень; 8 – гвинти для регулювання;

9 – основа; 10 – знімна стінка; 11 - хомут; 12 – стрижень; 13 – кільця;

Кут природного скосу пов’язують з аутогезією часток, внутрішнім тертям та щільністю упаковки. Щільність упаковки часток пилу в скляній посудині залежить від висота падіння часток і впливає на значення кута статичного природного скосу. Щоб мати однакову щільність упаковки часток під час проведення досліджень, заповнення вимірювальної посудини 6 необхідно здійснювати з висоти 400 мм. Засипка з висоти 400 мм не впливає на щільність упаковки часток та на результати досліджень. Для цього в конструкції пристрою передбачено камеру для завантаження пилу 4, яка має форм паралелепіпеду з розмірами ребер 70х40х400 мм. У верхній частині камера 4 має бункер 3 для завантаження пилу, який розташований на висоті 400 мм і перекривається засувкою 2. Вимірювальна посудина 6 виконано зі скла у формі паралелепіпеду з розмірами ребер 70х40х40. При цьому одна з торцевих стінок 10 знімається (відкривається).

Об’єм підготовленої для дослідження проби пилу має бути більшим за об’єм вимірювальної посудини в 1,2-1,3 рази. Пил завантажують у вимірювальну посудину 6 крізь бункер 3, при цьому засипку здійснюють по всій довжині бункера. Після завантаження камеру 4 піднімають уверх, а зайвий матеріал у вимірювальній посудині 6 зрізається за допомогою лінійки вщерть з кромками посудини. Після цього відкривають підпірну торцеву стінку 10. Частина пилу у вигляді призми обвалюється і утворюється скіс.

З точністю до 0,5 мм вимірюють значення а і h (рис. 3), а значення статичного кута природного скосу розраховують за формулою

(2)

За остаточний результат приймають середньоарифметичне значення 5-6 вимірювань, які не повинні відрізнятися більше ніж на10%.

Метод визначення динамічного кута природного скосу полягає у безпосередньому вимірюванні кута між горизонтальною поверхнею і твірною конуса, який утворюється при вільному насипанні матеріалу на цю поверхню.

Для вимірювання динамічного кута природного скосу застосовують пристрій (рис. 4).

Рис. 4 Пристрій для визначення динамічного кута природного скосу

1 – бункер; 2 – засувка; 3 – диск; 4 – гвинти для регулювання;

5 – основа; 6 – пересувний рівень; 7 – лінійка; 8 – штатив;

Пробу пилу завантажують у бункер 1 і відкривають засувку 2 таким чином, щоб частки висипалися на центр диску 3. Після заповнення поверхні диску пилом і стабілізації висоти конуса, засувку 2 зачиняють і з допомогою пересувного рівня 6 вимірюють висоту конуса Н. Значення динамічного кута природного скосу розраховують за формулою

(3)

де d – діаметр диска (рис. 4).

За остаточний результат приймають середньоарифметичне значення 5-6 вимірювань, які не повинні відрізнятися більше ніж на10%. Результати дослідів записують в таблицю 2.

Таблиця 2