طراحی سیلو برای جریان – به چه معناست؟
طراحی سیلو برای جریان، طراحی سیلو با توجه به خواص جریان جامد حجیم به گونه ای است که مشکلی پیش نیاید. برخی از این مشکلات در زیر نشان داده شده است.
مجموعه ای از مشکلات رایج
ایجاد قوس
یک قوسیک ساختار جامد توده ای پایدار در بالای دهانه خروجی یک قیف است. در مورد مواد جامد فله ای که جریان ضعیفی دارند، علت آن مقاومت حجیم (مقاومت فشاری مواد ) است. اگر دهانه خروجی نسبت به اندازه ذرات به اندازه کافی بزرگ نباشد، قوس شدن می تواند به دلیل گوه شدن ذرات رخ دهد.
راتلینگ(سوراخ موش)
مشکل رتلینگ تشکیل یک رتل پایدار زمانی اتفاق می‌افتد که مناطق راکد در حین تخلیه ایجاد می‌شوند، که در آن مواد حتی در هنگام تخلیه در حالت استراحت باقی می‌ماند. اگر این جامد توده ای به اندازه کافی چسبندگی داشته باشد یا مقاومت آن در طول دوره استراحت افزایش یابد (اصطلاحاً تحکیم زمانی)، به دلیل استحکام خود در هنگام تخلیه سیلو پایدار می ماند و در نتیجه، دیواره های یک “رتول” را تشکیل می دهد.
تفکیک(جدا شدن مواد از هم)
جامدات حجیم متشکل از ذرات مختلف از نظر اندازه، شکل یا چگالی هنگام جابجایی تمایل به جدا شدن دارند. یک مکانیسم بسیار رایج جداسازی در هنگام پر کردن ظروف یا تشکیل انبوه است.
این ویدئو نشان می‌دهد که چگونه جداسازی در طول جریان روی سطح جامد توده‌ای شیب‌دار (“اثر غربال”) باعث می‌شود ذرات زرد بزرگتر ترجیحاً در خارج جمع شوند، در حالی که ذرات قرمز ریزتر ترجیحاً در مرکز یافت می‌شوند. اگر این جامد توده‌ای متعاقباً از دهانه خروجی مرکزی تخلیه می‌شد و جریان قیف وجود داشت، ابتدا موادحاوی غلظت بیشتری( ذرات قرمز)و بعداً ذرات زردرنگ تخلیه خواهد شد.
توزیع سرعت در سیلو در هنگام تخلیه است. دو پروفیل جریان اصلی می تواند انجام شود: یا جریان قیفی (تنها بخشی از جامد حجیم در سیلو در حال حرکت است) یا جریان جرمی (کل توده جامد حجیم در سیلو در حال حرکت است).
جریان قیف
Kernfluss انیمیشن به شکل ساده* حرکت جامد توده ای را در طول جریان قیف نشان می دهد. در داخل سیلو، “منطقه جریان” تشکیل شده است که در آن مواد حجیم به سمت دهانه خروجی جریان می یابد. با شروع از دیواره های شیب دار قیف، یک “منطقه راکد” وجود دارد که در آن مواد حجیم حتی در هنگام تخلیه قرار می گیرند. یک منطقه راکد ایجاد می شود، به عنوان مثال، توسط دیوارهای قیف که به اندازه کافی شیب دار از نظر زاویه اصطکاک دیوار نیستند، بلکه توسط برآمدگی های داخل یا یک دستگاه تخلیه که مواد را از کل دهانه خروجی خارج نمی کند، ایجاد می شود.
در واقع مواد در محور سیلو سریعتر از نزدیک منطقه راکد یا دیواره سیلو جریان می یابد.
جریان انبوه
Massenflussاگر دیوار قیف نسبت به زاویه اصطکاک دیوار به اندازه کافی شیب دار باشد (زوایای اصطکاک بزرگتر به دیواره های تندتر نیاز دارند)، مواد نیز می تواند در سراسر دیواره قیف جریان یابد. بنابراین، اگر کل مواد دهانه تخلیه تخلیه شود، یعنی کل محتوای سیلو در حال حرکت باشد که به شکل ساده * در انیمیشن نشان داده شده است.
چگونه می توان از مشکلات جلوگیری کرد؟
حل مشکل ایجاد قوس:
مشکل قوس که در بالا نشان داده شده است را می توان با یک دهانه خروجی به اندازه کافی بزرگ حل کرد. برای جامدات حجیم چسبنده، اندازه مورد نیاز را می توان از روی خواص جریان اندازه گیری شده با دستگاه های برشی تعیین کرد (به ویژه مقاومت فشاری، تحکیم زمانی و چگالی ظاهری مهم است). اگر قوس دهی به دلیل گوه شدن ذرات باشد، اندازه خروجی باید مضربی از اندازه ذرات باشد.
حل مشکل تفکیک(جدا شدن مواد از هم)
جدایی که هنگام پر کردن سیلو رخ می دهد به سختی قابل اجتناب است. موقع تخلیه، مواد حجیم ابتدا از مرکز ظرف جریان می‌یابند و به دنبال آن مواد از حاشیه جریان می‌یابند. بنابراین، جدایی که در بالای سطح مقطع در حین پر کردن رخ می دهد منجر به یک محصول جدا شده موقت در دهانه خروجی می شود.. برای جلوگیری از تفکیک، در بیشتر موارد بهترین راه حل این است قیف را به گونه ای طراحی کنید که جریان کلی هنگام تخلیه مواد رخ دهد. در نتیجه، هنگام نزدیک شدن به دهانه خروجی، جامدات حجیم از مرکز و از حاشیه سطل دوباره مخلوط می‌شوند.