Partikel- und Schüttgutmechanik - Lehrstuhl Mechanische ...

M W ⋅ AS,
m
X W,
m =
A W ⋅ N A
16
Wassergehalt für ideale Monoschichtbelegung
der Oberflächen der Partikeln
NA=6,024 . 10 23 mol -1 AVOGADRO-Zahl
AW=0,126 nm 2 Platzbedarf eines Wassermoleküls
Mw= 18 kg/kmol Molmasse des Wassers
AS,m
massebezogene Oberfläche des Schüttgutes
� Einaxiale Druckfestigkeit direkt abgeschätzt:
0,
75
8,
88⋅
( 1−
ε)
⋅σ
lg ⋅sin
ϕi
⎛ ρ ⎞ s
σ c =
X
0,
75
W
d ( 1 sin i ) ⎜ ⋅ ⎟
ε ⋅ ⋅ − ϕ ⎝ ρl
⎠
( 3.7)
σlg =72 . 10 -3 J/m 2 Grenzflächenspannung des adsorbierten Was-
•
sers
ab etwa einer relativen Luftfeuchte ϕ = pD/pDS = 0,8 (Dampfdruck/Sattdampfdruck)
tritt Kapillarkondensation an den Partikelkontakten ein.
Das entspricht etwa Xw = 0.3 bis 0,8 % je nach spezifischer Oberfläche
eines Pulvers, siehe Bild F 3.16;
• Brückenbereich
� voll ausgebildete Flüssigkeitsbrücken
8,
25⋅
( 1−
ε)(
2 − ε)
⋅σ
lg ⋅sin
ϕi
σ c =
ε ε ⋅ d ⋅ 1−
sin ϕ
ρs
XW
ρ
( 3.8)
( )
i
� gewöhnlich für Sättigungsgrad (Flüssigkeitshohlraumanteil)
ρs
( 1−
ε)
⋅ X W
S = < 0,
3
( 3.9)
ρ ⋅ε
l
� Berücksichtigung innerer Feuchte kapillarporöser Partikel
� innere Feuchte in den Kapillaren und Mikroporen der Partikel
� Kapillarkondensation beschreibbar mit der Kelvin-Gl. bei ϑ = 20° C
4
p ⎡ ⎤ ⎛
⎞
D M W ⋅ pK
7,
389 ⋅10
= ϕ = exp⎢−
⎥ ≈ exp ⎜
⎜−
⋅ pK
⎟
pS
⎣ ρW
⋅ R ⋅ T ⎦ ⎝ bar ⎠
( 3.10)
M W = 18kg
kmol Molmasse des Wassers
ρ W
3
= 10 kg
3
m
Dichte des Kondensates (Wasser)
J
R = 8,
3145
mol ⋅ K
allg. Gaskonstante
3) Festkörperbrücken
Festkörperbrücken sind außerordentlich problematisch für die Handhabung
der Schüttgüter ⇒ praktische Beispiele der Bildung der Festkörperbrücken:
• KCl 99 Kristallisationsbrücken d = 100 - 600 µm, siehe F 3.17
• Sinterbrücken für PVC-U, siehe F 3.18
• Sinter- u. Kristallisationsbrücken einer Naßasche (Schlacke), s. F 3.19
• Spannungsübertragung in den Partikelkontakten, F 3.20
Schüttec_3 VO Partikelmechanik und Schüttguttechnik, Kontakt- und Kontinuumsmechanik
Prof. Dr. Jürgen Tomas, 16.04.2012
l