ft-3000 環(huán)形剪切測試儀
粉體的摩擦特性,是指粉體中固體顆粒之間以及顆粒
與固體邊界表面之間因摩擦而產(chǎn)生的一些特殊的物理現(xiàn)象,以及一些特殊的力學性質(zhì)
粉體的摩擦特性是設計粉體裝備時是十分重要的參數(shù)
表示粉體摩擦特性的物理量是摩擦角,對于同一種粉體,在不同的原始條件下和不同的測定方法中所獲得的摩擦角的數(shù)值是有差別的,就有不同的表達方法。
粉體由于顆粒間的摩擦力和內(nèi)聚力而形成的角統(tǒng)稱為摩擦角;常用的摩擦角有內(nèi)摩擦角、壁摩擦角、滑動角等
內(nèi) 摩 擦 角:
在粉體的內(nèi)部,由于顆粒相互之間存在著摩擦力,故粉體顆;
動的局限性很大。測定內(nèi)摩擦角的最基本的方法是測定粉體層內(nèi)部的
應力-應變關(guān)系,工程中常用單面或雙面直剪儀和三軸剪力儀等來進行
測量。庫侖定律是粉體流動和臨界流動的充要條件。非粘性粉體的t0 =0,流動性十分良好。否則,即屬于粘性粉體。滿足上式的粉體為直線,這種粉體稱為庫侖粉體,通常工業(yè)生產(chǎn)所處理的大多數(shù)無機非金屬粉體近似于庫侖粉體。初抗剪強度或附著力
1、在工業(yè)生產(chǎn)中,粉體經(jīng)常與各種固體材料壁面直接接觸或相對運動的,如在料倉中,粉料流動時就會與倉壁產(chǎn)生摩擦。
2、粉體層與固體壁面之間的摩擦特性可用壁摩擦角фw表示,而滑動角фs則表示單個粒子與壁面的摩擦。
3、壁摩擦角在粉料貯存料倉的設計密相氣力輸送阻力的計算中,是個很重要的參數(shù)
molerus i類粉體
t0 =0,非粘性粉體(簡單庫侖粉體),不團聚、不可壓縮、流動性十分良好
molerus ii類粉體
t0與外力無關(guān),屬于粘性粉體,具有一定的團聚
性、可壓縮性和流動性,流動性與預壓縮應力無
關(guān),即流動性與粉體加料的過程與方式無關(guān)
molerus iii類粉體
t0不為零,屬于粘性粉體,具有較強的團聚性、可壓縮性,流動性差與預壓縮應力有關(guān),即流動性與粉體加料的過程與方式有關(guān)。
w.jenlike粉體流動函數(shù)
粉體物料是不均勻的,是無限多種粒度、形狀和空隙的組合體,因而我們可以用連續(xù)介質(zhì)的方法進行分析研究。 w.jenike等人提出了粉體的連續(xù)介質(zhì)模型,并發(fā)展了流動—不流動的判據(jù),創(chuàng)建了一套科學地表示散狀物料流動性能的指標,并且根據(jù)散狀物料流動理論導出一套能根據(jù)所測得這些流動性的指標設計料倉等容器的實用方法。
流動函數(shù) |
ff£2 |
2< ff£4 |
4< ff£10 |
ff>10 |
流動性 |
結(jié)拱不流動 |
不易流動 |
容易流動 |
自由流動 |
使拱破壞的最大正應力。是粉體的物性,稱為開放屈服強度或者應力
• 有效屈服軌跡和有效內(nèi)摩擦角
屈服軌跡曲線簇:不同的預密實條件有不同的屈服軌跡。將這些屈服軌跡的終點連接成為一直線,其傾角表示不同預密實狀態(tài)下的破壞條件。
有效屈服軌跡是各個不同預密實狀態(tài)下的最大極限莫爾圓,也就是通過各屈服軌跡終點的莫爾圓的公切線。其傾角稱為有效內(nèi)摩擦角。
• 料斗形狀、倉壁摩擦系數(shù)等決定料倉的流動性質(zhì)。
• jenike定義料斗內(nèi)粉體固結(jié)主應力s1與作用預料拱腳的最大主應力s之比為料斗的流動因數(shù)ff,
• g物料容積密度;b卸料口寬度;h(q)料斗半頂角的函數(shù)。
• jenike理論適用于細粒物料(粒徑小于0.84mm)
• jenike指出了質(zhì)量流料斗的卸料口經(jīng)取決于粉體流動函數(shù)與料倉流動因數(shù)的比值。
• 質(zhì)量流條件:ff > ff 或 fc• 臨界結(jié)拱條件: ff = ff
即 s1= fc,crit
• 最小卸料口徑:
• janssen法確定整體流料倉最小卸料口徑步驟:
①作剪切測定,在s-t坐標上畫出屈服軌跡,求有效內(nèi)摩擦角d 、開放屈服強度fc、壁摩擦角fr;
②在流動型式判斷圖上的整體流區(qū)域中選擇料斗半頂角q,并確定料斗的流動因數(shù)ff;
③從相應的摩爾圓上確定fc及s1值,做出流動函數(shù)ff曲線,并在同一座標中畫出ff;
④算出最小卸料口徑。
• 壓縮拱:受料倉壓力作用固結(jié)強度增加導致結(jié)拱。
• 鍥形拱:塊狀物料互相嚙合在孔口架橋成拱。
• 粘結(jié)粘附拱:水分、靜電吸附導致粉料與倉壁粘附力增強成拱。
• 氣壓平衡拱:卸料裝置密封不好,導致大量空氣從底部漏入倉內(nèi)使料層上下氣壓平衡所致。
• 在粉粒料的貯存與輸送系統(tǒng)中,物料的流動性、物料之間及物料與固體壁面的摩擦等都涉及到摩擦特性,如在料斗的設計中,排料口的大小、料斗壁的傾斜角以及粉料對料斗壁的壓力,這些參數(shù)的設計都是以摩擦特性為重要依據(jù)的。
• 設計不合理的料斗會給生產(chǎn)造成很大的困難。因此,通過對摩擦特性的研究測量,可為物料和氣力輸送系統(tǒng)等設計提供可靠的參數(shù)。
• 粉體被剪斷時的最大剪應力與粉體層上受到的垂直剪應力σ有關(guān),σ越大,則粉體的最大剪應力τ也就越大。
• 改變粉體層上的垂直應力,就可以得到相應的最大剪切應力。
• 根據(jù)粉體上垂直應力和相應最大剪切應力的關(guān)系,可以作出σ-τ的關(guān)系曲線
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