CHARAKTERYSTYKA MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH I PYLISTYCH
Charakterystyki transportowe materiałów stałych określają
parametry:
- właściwości chemiczno-fizyczne;
- własności reologiczne;
- czas.
WSPÓŁCZYNNIK USYPOWY – PUSTKI (CIĘŻAR
USYPOWY)
Cząsteczki wszystkich stałych materiałów masowych oddzielone są odstępami, w
których znajduje się powietrze. Procent objętości w stosunku do objętości
całkowitej nie zajmowanej przez cząstki zwana jest współczynnikiem pustki e .
Objętość procentowa rzeczywiście zajmowana przez cząsteczki materiału wynosi
(1- e ). Wartość tego parametru jest różna dla poszczególnych materiałów i
zależy w znacznym stopni od kształtu cząstek.
GĘSTOŚĆ
Gęstość definiowana jest jako stosunek masy produktu do jego objętości. Masa i
wibrowana gęstość stanowią jedyne dwie wartości zakresu zmieniającego się jako
funkcja ciśnienia konsolidacyjnego.
ROZKŁAD WIELKOŚCI ZIAREN
Metody wyrażania wymiarów cząstek zależą od stosowanego przyrządu pomiarowego. Najczęściej
do tego celu wykorzystane są standardowe
sita.
ZDOLNOŚĆ PŁYNIĘCIA
Zdolność płynięcia jest ogólnie rzecz biorąc tendencją cząstek stałych
tworzących materiał do płynięcia:
- tarcie cząstek jedna o drugą -
kąta tarcia wewnętrznego;
- tarcie cząstek o powierzchnie -
kąta tarcia o ścianki.
Kąt tarcia wewnętrznego informuje o tendencji materiału do płynięcia na sobie
samym w obecności siły ściskającej przyłożonej prostopadle do kierunku
naprężenia ścinającego, a jej wartość zależy od wielu czynników:
- ciśnienie działające na materiał;
- zawartość wilgoci w materiale;
- temperatura: płynięcie wielu
tworzyw sztucznych maleje wraz ze wzrostem ich temperatury;
- rozmiar i kształt cząstek.
Kąt tarcia o ścianki informuje o skłonności materiału do płynięcia wzdłuż
ścianki przy działających siłach ściskających przyłożonych prostopadle do
kierunku naprężenia ścinającego, a poza czynnikami opisanymi powyżej jego
wartość zależy również od:
- powierzchni ścianki, głownie w
odniesieniu do współczynnika chropowatości.
Zdolność płynięcia materiału zależy również od czynnika czasu: kiedy materiał
pozostaje w silosie w bezruchu przez dłuższy czas, po wyładowywaniu z silosu
jego zdolność płynięcia jest często znacznie mniejsza od spodziewanej.
KOHEZJA I ZBRYLANIE CZĄSTEK
Kohezję można zdefiniować jako stosunek siły wywieranej przez stały materiał
sypki do naprężenia ścinającego przy braku sił ściskających działających
prostopadle do kierunku naprężenia ścinającego. Opór ten generowany jest przez
skomplikowany zestaw mechanizmów; do ważnych czynników mających wpływ na
zachowanie się w ten sposób materiału należą:
- zawartość wilgotności: kohezja
wzrasta zwykle wraz ze wzrostem wilgotności;
- wymiary i kształt cząstek: nie
istnieje bezpośrednia zależność pomiędzy wymiarami, kształtem a kohezją;
mimo tego, dla wielu materiałów ustalono, że im mniejsze wymiary cząstek tym większa tendencja do
kohezji.
- obecność oleju, który w
zależności od ilości zmniejsza lub zwiększa zjawisko kohezyjności cząstek.
Skłonność do zbrylania jest zwykle powodowana przez wzajemne oddziaływania
cząstek spowodowane siłami elektrostatycznymi, siłami van der Waals’a i w
znacznym stopniu jest zależna od obecności wody w postaci wilgoci, która może
prowadzić nawet do zamykania szczelin pomiędzy cząstkami.
ŚCIERALNOŚĆ I KOROZJA
Ścieralność materiałów ziarnistych zależy od kształtu, wymiarów, twardości
(mierzonej w skali Mohsa) oraz ciężaru właściwego cząstek.
Korozję można zdefiniować jako proces, w trakcie którego metal ulega
rozkładowi, przechodząc ze stanu podstawowego do stanu materiału utlenionego,
powodowany przez warunki środowiskowe. Wpływ na skłonności do korozji wielu
metali ma pH substancji, z którą wchodzą one w kontakt. Na korozję ma również
wpływ temperatura: w wyższej temperaturze zjawisko korozji przebiega
szybciej.
ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA
Wszystkie substancje podlegają zjawisku elektryzowania, w mniejszym lub w
większym stopniu w kontakcie z substancjami o innych własnościach fizycznych;
zjawisko to znane jako wytwarzanie ładunków elektryczności statycznej poprzez
tarcie, powodowane jest przemieszczaniem się pewnej liczby elektronów z jednego
ciała na drugie w czasie ich zetknięcia ze sobą. W trakcie tego procesu
materiał, który elektryzuje się przyjmuje stan energetyczny określany prawami
elektryczności statycznej. Kiedy napięcie naelektryzowanego materiału
przekroczy pewną wartość, może dojść do wyładowania elektrostatycznego pomiędzy
materiałem a najbliższym przewodnikiem o mniejszym potencjale elektrycznym.
Wyładowanie powoduje wydzielenie w formie ciepła, większości energii
elektrostatycznej. Ciepło takie wydzielane w wyjątkowo wysokiej temperaturze
może, w obecności mieszanki gazów łatwopalnych, powodować niebezpieczne
eksplozje oraz pożary.
HIGRISKOPIJNOŚĆ
Higroskopijność to skłonność materiału będącego ciałem stałym do chemicznej lub
fizycznej absorpcji na swojej powierzchni pary wodnej obecnej w powietrzu lub w
prądach gazowych.
ROZKŁAD I ZANIECZYSZCZENIE
Zdolność danego materiału do rozkładu zależy od jego wewnętrznych właściwości
biologicznych. Zdolność do rozkładu można zdefiniować jako tendencję do
tworzenia pleśni, drobnoustrojów i bakterii powodujących rozkład danej
substancji. Czynnikiem decydującym jest czas przebywania.
Podatność danego materiału na zanieczyszczenie można określić jako ryzyko
skażenia produktu spowodowane płynami z mechanicznych części systemu
przenoszenia lub z ze styku z powierzchniami układu przenoszenia, które nie są
odpowiednio chronione lub nie posiadają odpowiedniego wykończenia.
ZDOLNOŚC DO ROZPADU
Termin zdolność do rozpadu opisuje ryzyko fragmentaryzacji i rozpadu
oryginalnej struktury ziarnistej materiału na skutek mechanicznych operacji
przenośnika (np. ślizgania się). Zjawisko to zwiększa rozdrobnienie frakcji
ziarnistych, co może mieć wpływ na dalszym etapie procesu produkcji .
LOTNOŚĆ I PŁYNNOŚĆ
Terminy lotności i płynności opisują tendencję materiału stałego ziarnistego
lub pylistego do pozostawania w zawieszeniu w przypadku poddania go działaniu
strumienia gazowego. Właściwości te można ocenić eksperymentalnie poprzez ocenę
przenikalności materiału na strumień gazowy.
