CC BY
16
НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 66.096.5
ОСОБЕННОСТИ СОСКАЛЬЗЫВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА С НАКЛОННОЙ ВИБРИРУЮЩЕЙ ПОЛКИ
© 2008 г. Г.И. Свердлик, АА. Рево, Е.С. Каменецкий
Исследован процесс соскальзывания слоя сыпучего материала с наклонной полки под действием вибрации. Если частота колебаний недостаточна для виброожижения, верхний слой материала сначала движется вверх, создает волну, и соскальзывание сыпучего слоя начинается только после обрушения этой волны. Найдена зависимость времени соскальзывания слоя от частоты колебаний и угла наклона полки.
The process of granular bed sliding down from inclined plane by vibration is investigated. If vibration frequency is not sufficiently great to produce vibrofluidisation, the upper layer of grains at first moves up, produces a wave, and granular bed sliding down begins only after breaking the wave. Time of sliding dependence on vibration frequency and plane inclination is found
Ключевые слова: виброжижение сыпучего материала, наклонная вибрирующая полка.
В Северо-Кавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете) создана установка для исследования процессов виброожижения сыпучего материала. Установка состоит из корпуса 1 (рис. 1), опирающегося на пружины 2, с прозрачной торцевой стенкой из оргстекла, обеспечивающей возможность видеосъемки и визуального наблюдения процессов движения материала. Внутри корпуса установлена полка 6, угол наклона которой мог варьироваться. Кроме этого, установка включает привод, состоящий из электродвигателя постоянного тока 4, ременной передачи 3 и спаренного дебалансного вибратора 4, и пульт управления. Данные установки приведены в табл. 1.
Таблица 1
Техническая характеристика лабораторной установки
Параметр Величина
Размеры полки, мм 410 х 410
Угол наклона полки к горизонту, град 0 - 10
Частота колебаний, Гц 5 - 50
Двигатель:
- мощность, кВт 0,27
- частота вращения, об/мин 3000
В качестве материала использовался силикагель с размером частиц 3 ^ 5 мм с исходной порозностью £0 = 0,35 (е = Vп / Уа где V, - объем пустот в слое, V,, -объем слоя материала).
Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 - корпус;
2 - пружина; 3 - ременная передача; 4 - деболансы;
5 - электродвигатель; 6 - полки
С помощью вибратора создавались колебания установки в направлении, перпендикулярном к полке. Частота колебаний измерялась стробоскопом.
Высота слоя насыпанного материала изменялась в пределах ^ = 10^30 мм. При отсутствии вибраций полки слой частиц оставался неподвижным. Регулированием частоты колебаний достигался виброожи-женный режим соскальзывания материала с полки с
порозностью £ = 0,6 ^ 0,8 (рекомендованные значения £ для аппаратов с контактом газа и материала).
Время стекания материала tc по наклонной полке для разных высот насыпанного слоя и порозности зависит от угла наклона а. С возрастанием толщины и порозности слоя время стекания увеличивается. При углах наклона полки больше 9° время стекания материала резко уменьшается с ростом угла наклона полки.
t, с
6
--- 1
-/ Y
0
5
10
h, мм 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
1
.................* х
2 '
\
0
5
10
t, с
Рис. 2. Зависимость времени стекания силикагеля от угла наклона полки: кривая 1 - 8 = 0,7; К^ = 30 мм; / = 37,5 + 0,8 Гц; кривая 2 - 8=0,6; И^ = 20 мм; / = 28,3 + 0,8 Гц
При толщине слоя насыпки йн = 20 ^ 30 мм, углах наклона полки а = 5 ^ 9° и частоте колебаний 10 Гц при небольшом разрыхлении материала (£ ~ 0,4) была обнаружена повторяющаяся особенность начала соскальзывания материала. В этом случае сыпучую среду нельзя считать псевдоожиженной и имеет место ее виброперемещение. После пуска установки верхние частицы слоя материала (слой толщиной в одну частицу) начинали двигаться равномерно по направлению к верхнему краю полки, образуя волну. После достижения пиком волны верхнего края полки материал соскальзывал вниз, и через 7 с на верхнем краю полки не оставалось частиц материала. Скорость движения волны вверх составляла 0,04 м/с. График нарастания высоты волны приведен на рис. 3.
Рис. 3. Динамика нарастания и стекания слоя материала у верхней границы полки: кривая 1 - ^ = 40 мм; / = 10 Гц; кривая 2 - ^ = 30 мм; / = 10 Гц
При больших частотах вибраций аномальное движение верхних частиц слоя материала не наблюдалось.
В литературе [1] описано возрастание слоя материала вблизи торцевой стенки, когда горизонтальная плоскость совершает колебания, направленные под углом к плоскости в сторону торцевой стенки. Но при этом возникающая волна не обрушается. Описание возникновения волны и ее обрушения при колебаниях, перпендикулярных к полке, в известной литературе не обнаружено.
Литература
1. Вибрации в технике: Справочник: В 6 т. Т.4: Вибрационные процессы и машины. М., 1981.
Свердлик Г.И., Рево А.А., Каменецкий Е.С.
института, г. Владикавказ.
24 марта 2008 г.
сотрудники Северо-Кавказского горно-металлургического
4
2
0
а
