Folienpaket 3

F 4.1

Schüttgutfluss in Bunkern und FließstörungenF 4.2Kernfluss Massenfluss Massenfluss mit überlagertemKernfluss3 342 245 5667 71 18 8Θ 1Θ 2toteϕ bϕ b87654321ΘHöhenniveausder freienSchüttgutoberflächeGeschwindigkeitsprofile87654321ΘZahlen geben Reihenfolge des Austrages der gespeichertenTeilvolumina anKanalbildung,Schacht- oderKaminbildungBrückenbildungtoteZonenZonenΘΘΘ

F 4.3

Dynamisches Kräftegleichgewicht an einer kohäsiven SchüttgutbrückeBF 4.4ΘhdF TdF Gdh B´1Schlitzlänge lΘV FW´1dF VbdF fdF VF = 0 = - dF G+ dF T+ dF V+ dF fdF G= .bg . b . dh B. ldF V= 1' . sin . dh B. cos . 2lEigengewicht der BrückeAuflagerkraftdF T= dF G. agTrägheitskraftdF f= Eu . 3 . .fu 2 .(1 - )4 . d . 2.b . l . dh BWiderstandskraft des Fluides

Apparative Auslegung des Bunkertrichters zur Vermeidungvon FließstörungenF 4.51. Massenfluss- Vermeidung von Kanalbildung:Trichterneigungswinkel = f(WandreibungswinkelW,Reibungswinkel e)siehe Diagramme F 4.6 und F 4.7effektiver innerer- Vermeidung von Brückenbildung:1.1 Freifließendes Schüttgut (Vermeidung des Verkeilens grober Stücke):(1a)(1b)Schlitzbreite (1c)b minobere Partikel- oder Stückgrößek = 0,6 ... 1,4 Formabhängiger Parameter1.2 Kohäsives Schüttgut (Vermeidung kohäsiver Brücken):- Auflagerspannung einer Schüttgutbrücke: ´ = 1/ff (2)- Fließfaktor (Diagramm F 4.11): ff = f( e, W, ) (3)= +Wb· g · b(4)σ c,kritρ b,kritgkritische einaxiale DruckfestigkeitSchüttgutdichte bei σ 1,kritErdbeschleunigung´1 b min´1

Grenzen zwischen Massenfluss und Kernflussaxialsymmetrischer Fließzustand(konischer Austragtrichter)F 4.6Wandreibungswinkelwin grd4540353025201510MassenflußKernflußeffekt. Reibungswinkele = 70°60°50°40°30°500 10 20 30 40 50 60Neigungswinkel des Austragtrichters gegen dieVertikalein grd12 180° - arccos 1 - sin e2 sine-W- arc sin sin Wsine(5)wähle

Grenzen zwischen Massenfluss und Kernflussebener Fließzustand(keilförmiger Austragtrichter)F 4.7Wandreibungswinkelwin grd55504540353025201510MassenflußKernflußeffekt. Reibungswinkele = 70°60°50°40°30°500 10 20 30 40 50 60Neigungswinkel des Austragtrichters gegen dieVertikalein grd60,5° +arc tan50° - e7,73°15,07°W1- 42,3° + 0,131° · exp(0,06 · e)(6)mitW3° unde60°

min- konischer Trichter (axialsymmetrisches Spannungsfeld)- Kegelstumpf - PyramidenstumpfF 4.8b minmax maxWandFormfaktor m = 1(7a)- keilförmiger Trichter ebenes Spannungsfeld)- senkrechte StirnwändeDmaxl min > 3 · b minb minb minl min >3·b minFormfaktor m = 0

- schräge StirnwändeF 4.9BL1max2max1,5 b minb min3 b minl min > 6 · b min1,5 b min(7b)

Brückenbildung/Ausfluß - Kriteriumeines kohäsiven Schüttgutesin einem konvergenten TrichterF 4.10wirksame Auflagerspannung 'einaxiale Druckfestigkeit cc,0c,krit'einaxiale Druckfestigkeitcc,krit'' = 1 / ff1'cFließencstabile Brückec = a 1 · 1 + c,01 'b min1 '0größte Hauptspannung beim Verfestigen 1

Ermittlung von Näherungswerten des Fließfaktors(WandreibungswinkelW= 10° bis 30°)F 4.112Fließfaktor ff1,5konischer Trichterkeilförmiger Trichter120 30 40 50 60 70effektiver Reibungswinkel in grde

Schüttgutdichte bCharakteristische Verfestigungsfunktionen kohäsiver Schüttgüterzwecks Trichterauslegung für zuverlässiges FließenF 4.13b,kritb,stb,00Schüttgutdichteb190°wirksame Auflagerspannung 'Reibungswinkeleinaxiale Druckfestigkeit e, st, icc,stc,00c,kritff = 11=c,steffektiver Reibungswinkelestationärer Reibungswinkel' = 1/ ff1st= const.innerer Reibungswinkeli≈ const.einaxiale Druckfestigkeitcgrößte Hauptspannung beim Verfestigen11 '1c= a 1·1 + c,0b minb min,st1 '

SchüttgutdichtebCharakteristische Verfestigungsfunktionen kohäsiver Schüttgüterzwecks Trichterauslegung für zuverlässiges Fließenb,kritb = nb,0 * 1· (1+ )b,0 * 0b,st000 < n < 1F 4.14190° effektiver (wirksamer innerer) Reibungswinkelewirksame Auflagerspannung ' innere Reibungswinkel e, st, ieinaxiale Druckfestigkeitcc,stc,00c,krit ='c,stc,01 - a 1 · ffc,kritff = 1(e = arc sin sin st · 1 + 0stationärer (innerer) Reibungswinkel'innerer Reibungswinkel' =/ ffa 1 =c,0 =b min = (m+1) · c,krit· sin 2( w + )b,krit · g1 - sin st · 0st = const.i≈ const.größte Hauptspannung beim Verfestigen1'c Fließencstabile Brücke1 '12 · (sin st - sin i)(1 + sin st ) · (1 - sin i )2 · (1 + sin i) · sin st(1 + sin st ) · (1 - sin i ) · 0c= a 1·1 + c,0b minb min,st1 '

F 4.15

1)Schulze, D., Austragorgane und Austraghilfen, Chem.-Ing.-Techn. 65 (1993) 48-57F 4.16

2. KernflussF 4.17Vermeidung einer stabilen SchachtbildungTrichterneigungswinkel2.1 Freifließendes Schüttgut siehe 1.12.2 Kohäsives Schüttgutp va) Maximalabschätzung beim Füllen undVerfestigen:Vertikaldruck beim Füllen, F 4.20:1≈ p v = f ( e , W , b , Schaftquerschnitt,Silohöhe)(8a)c,kritsiehe F 4.19b S,min(9a)G (innerer Reibungswinkeli bzw. it) - Funktion, siehe F 4.22

2. Kernfluss - ErgänzungVermeidung einer stabilen SchachtbildungF 4.18Trichterneigungswinkel:W2.1 Freifließendes Schüttgut siehe 1.12.2 Kohäsives SchüttgutSchachtA - A: Ringspannung 1'' an derOberfläche der Schachtwand1''1''AAb S,minb S,minb) Füllen, Verfestigung undAnisotropie 1) :Horizontaldruck beim Füllen, F 4.20:1'' ≈ p h= f ( e,W , b , Schaftquerschnitt,Silohöhe) (8b)Zwei zusätzliche Fälle:c) Fließen und radiales Spannungsfeld,F 4.10, Ringspannung:1'' = 1ff d(9b)(8c)Fließfaktor der Schachtbildung(8d)G (innerer Reibungswinkeli bzw. it) - Funktion, siehe F 4.22

Schüttgutdichte ρ bVerfestigungsfunktionen kohäsiver Schüttgüter für dieTrichterdimensionierungF 4.19beffektiver ReibungswinkeleWandreibungswinkelwinnerer Reibungswinkelstationärer Reibungswinkeli und itsteitiwst111einaxiale Druckfestigkeit cAuflagerspannung 1`ct,krit (Kernfluß)c,krit (Kernfluß)ct,krit (Massenfluß)c,krit1´ctMassenflußtrichterKernflußtrichterc11,kritgrößte Hauptspannung 11,krit

Berechnung der Bunkerdrücke nach der Scheibenelement-MethodeKräftegleichgewicht F = 0Hp Wb · g · dyF 4.20Schaft (Füllen F):yp Wp v + dp vp v + dp vdyp hp hH *dyH Trp nb · g · dyp Wp vp vp npWdAyTrichter:

Horizontaldruckverhältnis= p h/p vin Abhängigkeit von effektiveninneren Reibungswinkele und Wandreibungswinkel wDF 4.211,71,61,5p = 1 + sin e1 - sin erauhe Wand w = epassiver ErddruckHp hp vp wp wp w p hyp vHorizontaldruckverhältnis aktiv - plastisch passiv - plastisch1,41,31,21,11,00,90,80,70,60,50,40,30,20,1= 0,5 0,1TGL 32 274/09e = 32° 4°w =0° = 1 - sin2 e1 + sin 2 ew =5°w =10°glatte Wand w = 0a= 1 - sin e1 + sin ew =15°w =25°w =20°w =30°w =35°a= 1 - - sin2 (1 - sinww) . (sin 2 e - sin2 w)1 + sin 2w =40°w + (1 - sin 2 w) . (sin 2 e - sin2 w)w =45°allgem. 0 ≤w≤e= 0,6 0,1 DIN 1055 Teil 6isostatischer Druck p h = p vw =50°w =55°w =60°w =65°0 = 1 - sin eErdruhedruck00 10 20 30 40 50 60 70 80 90effektiver innerer Reibungswinkelein grd

Funktion G( i) zur Auslegung einesF 4.22109876Funktion G i)5432100 10 20 30 40 50 60 70 80innerer Reibungswinkeliin grd

Abschätzung des minimalen SchaftdurchmessersProzeßgrößen und geometrische ApparategrößenDrücke pSchaftdurchmesser D minF 4.23DHHöhe HHöhe Hbp Wp hp va) Vertikaldruckberechnung(1a)(1b)a= 1 - - sin2 (1 - sinw2 w) . (sin 2 e - sin2 w)1 + sin 2 w + (1 - sin 2 w) . (sin 2 e - sin2 w)b) VerfestigungsfunktioncFüllen/Lagern(1c)(2)(3)c,0c) Schaftdimensionierungsgleichungen1(4)oder(5)

StandardsiloF 4.24h 2NenninhaltVm 3204080100160320EintrittBenennung und Nennweiten der StützenFilteranschlußFTFNReserveArbeitsöffnungmax. Dachbelastungen:Filterlast: 6 kNSchneelast: 1 kN /m 2Laufsteg:wandernde Einzellast: 1,5 kNgleichmäßig verteilt: 0,75 kN/m 2ArbeitsöffnungStandmessungAustritt ND 6TGL 0 - 2501AusgleichsleitungSichertheitseinrichtungHebepratzen~ TGL 31 - 461Tragösen~ TGL 31 - 343Fl 100 x15p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 r 1 r 2 s 1 s 2 t 1 t 2B 90A 250B 110250d 1) d 3893 x100 200 200 600 600 150/50 200 B 160 A 300666B 220 3000 3075300-B 325 5000 5080d 3Einzelheit ZAnzahl derSchrauben2436h 318d 1)NenninhaltVR 1 R 2 1 2m 3 [ °] [ °]204080100160320300030003000300050005000h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 7 h 9=30°=30°30080028004290775 1050 35 405920 30001508920 6000325 1820 75013920 1100020016920 140001750 1550 25 3011870 7000300420 3200 -20870 16000350900Masse 2)kg1130155029903480387581801)d = Behälteraußendurchmesser2)Gesamtmasse für Al Mg 3 ( sS = 2,7 t / m3 )

F 4.25

Das instationäre Auslaufverhalten feinkörniger kohäsiver Schüttgüter aus konvergenten Trichternwährend ihrer homogenen Durchströmung (TOMAS 1991, 2011) F 4.27, Blatt 1

Schüttgüter aus konvergenten Trichternwährend ihrer homogenen Durchströmung F 4.28, Blatt 2

Stationäre Auflaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Partikelgröße für Sandkonischer Massenflusstrichterk b =3, = 1, ff c > 10F 4.29v s in m/s1,51,41,31,21,11,00,90,80,70,60,50,40,30,20,1errechnet (Tomas)gemessen (Carleton)b = 0,156 m= 10°b = 0,036 m= 10°b = 0,0103 m= 10°b = 0,036 m= 15°b = 0,0167 m= 10°0-25 10 2 5 10 -1 02 5 10 2 5 10 1 2 5 10 2d in mm

F 4.31

F 4.32

F 4.33

Drehflügel - Füllstandsschalter LS 40F 4.34LS 40/A - 0,1 bisLS 40/A - 3,0LS 40/B - 0,25 bisLS 40/B - 6,0Normalausführungmit Schutzrohr ausStahl (St) oderNiro (N)LS 40/C - 0,25 bisLS 40/C - 1,0LS 40/C - 0,4 - 0,14Einbau inSchräglageDrehflügelTyp145145360110∅100,14 C0,140,360,11Material Einbaulängein mNStNStNStNSt0,250,51,00,250,51,0C - 0,4 - 0,14 - NC - 0,4 - 0,14 - St0,4C - 0,4 - 0,36 - NC - 0,4 - 0,36 - StgebogenesSchutzrohrC - 0,4 - 0,11 - NC - 0,4 - 0,11 - StTypC - 0,25 - 0,14 - NC - 0,5 - 0,14 - NC - 1,0 - 0,14 - NC - 0,25 - 0,14 - StC - 0,5 - 0,14 - StC - 1,0 - 0,14 - St

BunkerverschlüsseF 4.35waagerechterFlachschiebersenkrechterFlachschieberwaagerechterDrehschieberDoppeldrehschieberKugelhahnDrehklappeAustragschure mitKlauenhebelverschlussStauverschluss mitSchwenkschurre

F 4.36AbsperrschieberNenngröße b 1 d 1 h 1 h 2 l 1 l 2 l 3 Masse inin mmkg250 250 120 86 1097 982 180 70315 315 1230 1115 218 92400 410 315 140 100 1420 1305 265 123500 515 1630 1515 318 147630 630 1925 1810 380 221800 800 400 160 114 2652 2362 465 3931000 1000 180 132 3100 2810 570 570Absperrschieber mit AntriebNenngröße h 1 h 2 l 1 l 2 l 3 Masse Pin mm in kg in kW250 120 136 1245 905 180 200315 1450 1045 217 230 0,55118400 140 1735 1235 265 260500 119 2050 1445 317 325630 2405 1685 380 4100,75160 111800 2915 2025 465 5351,11000 180 101 3530 2435 570 785b 1 siehe obere Tabelle