Partikel- und Schüttgutmechanik - Lehrstuhl Mechanische ...

Übergang charakteristische Punkt wird als Lockerungspunkt (Wirbel-
punkt) und die entsprechende Fluidgeschwindigkeit als Lockerungsge-
schwindigkeit uL bezeichnet. Allerdings ergibt sich nur für enge Partikelk-
lassen ein scharf definierter Lockerungspunkt, bei Vorliegen breiterer Parti-
kelgrößenverteilungen ein Lockerungsbereich.
Hier wird der Fließverhalten eines Schüttgutes mit bevorzugter
COULOMB-Reibung zwischen den Partikelkontakten (Ausbildung eines
sog. Schüttkegels) verlassen, siehe Abschnitt 3.2.2. Der Partikelgerüstdruck
σ (effektive Normalspannung σ´) strebt durch den zunehmenden Poren-
fluiddruck p ≡ ∆p, siehe Gln. ( 3.192) und ( 3.234), gegen Null (Aufheben
der Partikelkontakte) und das Fließverhalten dieses Fließbettes kommt dem
eines viskosen reibungsarmen Fluides nahe („Abfließen“ oder Schüttke-
gelzusammenbruch).
σ = σ − = σ − ∆p
→ 0
( 3.191)
ges
p ges
σges gesamter übertragbarer Druck
Mit einer Flüssigkeit als Fluid entsteht nach Überschreiten des Lockerungs-
punktes immer eine entsprechend der Fluidgeschwindigkeit sich weiter aus-
dehnende homogene Wirbelschicht, in der Gleichgewicht zwischen den auf
sie wirkenden Strömungskräften und dem um den Auftrieb verminderten
Gewicht der Schicht besteht, Bild F 3.104 /3.45.//3.46./.
( F
G,
b
∆p
− F
A
)
/ A
≈ 1
Schüttec_3 VO Partikelmechanik und Schüttguttechnik, Kontakt- und Kontinuumsmechanik
Prof. Dr. Jürgen Tomas, 16.04.2012
( 3.192)
Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel über das gesamte
Schichtvolumen weitgehend statistisch homogen verteilt sind.
Gas-Feststoff- Systeme verhalten sich im allgemeinen anders. Oberhalb des
Lockerungspunktes treten gutabhängig in geringerem oder größerem Abstand
von diesem Instabilitäten auf. So bilden sich meist sog. Blasen, d.h.
mehr oder weniger feststoffarme Gebiete, die nach oben aufsteigen und sich
durch Koaleszenz vergrößern. Die Mindest-Fluidgeschwindigkeit, bei der
Blasenbildung eintritt, liegt für nicht bzw. schwach kohäsives Schüttgut
(d.h. geringe Haftkräfte zwischen den Partikeln, sog. Gruppe B - Verhalten
nach Geldart, Bild F 3.105) um so näher bei der Lockerungsgeschwindigkeit,
je gröber die Partikel sind /3.47.//3.48/.
Mit wachsender Fluidgeschwindigkeit wird die Durchbewegung in der Wirbelschicht
immer heftiger. Allerdings expandiert diese im Vergleich zu
Flüssigkeits-Feststoff-Systemen nicht viel über das Ausmaß hinaus, das bereits
am Wirbelpunkt erreicht ist, Bild F 3.104.
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