Partikel- und Schüttgutmechanik - Lehrstuhl Mechanische ...

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Eu B ⎛ d ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ a ⎠ 0, 95 = 3 0, 95 1− ε − 3 1− ε Schüttec_3 VO Partikelmechanik und Schüttguttechnik, Kontakt- und Kontinuumsmechanik Prof. Dr. Jürgen Tomas, 16.04.2012 ( 3.224) Für stärkere Abweichungen von der Kugelform erhöht sich der Widerstand: ⎪ ⎧ 2 24 ⎡d 1 ⎛ d ⎞ ⎤ = ⋅ ⎨1 + 0, 685⋅ ⎢ + ⋅ 2 ⎜ ⎟ ⎥ k ⋅ Re ⎪⎩ ⎢⎣ a 2 ⎝ a ⎠ ⎥⎦ ⎪ ⎫ ⎬ + ⎪⎭ k 4 ⎪⎧ ⎛ d ⎞ ⋅ ⎨1 + 0, 289⋅ ⎜ ⎟ ⋅ Re ⎪⎩ ⎝ a ⎠ ⎪⎫ ⎬ + ⎪⎭ 73 ⎧ ⎛ d ⎞ ⋅ ⎨0, 4 + 0, 514⋅ ⎜ ⎟ ⎩ ⎝ a ⎠ 1, 5 ψ 0, 95 ψ 0, 95 ψ 0, 95 kψ 1, 5 1 k ( 3.225) Partikelformfaktor nach Gl.(4.47) MVT_e_4.doc - Formkorrektur Vor allem Wirbelschichten mit Gasen als Fluid werden wegen ihrer mannigfaltigen Vorteile heute in der Verfahrenstechnik verbreitet angewendet: - Bei mechanischen Prozessen nutzt man ihre intensive Mischwirkung und z.T. auch ihre Klassierwirkung aus, - bei thermischen Prozessen vor allem den intensiven Wärme- und Stoffübergang beim Wärmeübertragen, beim Trocknen, bei der Adsorption, - Schließlich haben sie umfangreiche Bedeutung für die Reaktionstechnik (katalytische Gas-Feststoff-Reaktionen) wobei die intensive Durchmischung gleichmäßige Temperaturen über das Volumen hinweg gewährleistet. - Der fluidisierte Zustand kann auch hinsichtlich der Prozeßsteuerung vorteilhaft sein (leichterer Feststofftransport durch den Prozeßraum, Förderung und Automatisierbarkeit). ⎫ ⎬ ⎭
3.5.3 Entlüftungsverhalten Wird ein Schüttgut von Luft durchströmt, kann es beim Erreichen des Wir- belpunktes fluidisiert werden. Das Fließverhalten einer solchen Wirbel- schicht läßt sich nahezu wie das eines viskosen Fluids (NEWTONsche Flüssigkeit) beschreiben. Der umgekehrte Prozeß von einer Fluidisation zum Erreichen des Fließverhaltens einer Schüttung (COULOMB-Reibung) stellt die Entlüftung dar. Eine Ausnahme stellen dabei sehr kohäsive Schüttgüter dar, die sich hinsichtlich ihres Fluidisationsverhaltens in die Gruppe C der Einteilung nach Geldart /20/ F 3.105 einordnen würden, da diese Materialien extrem schwierig zu fluidisieren sind. In erster Linie bilden sich bei Schüttgütern der Gruppe C Kanäle, durch die die Luft entweicht, und eine Fluidisierung tritt nicht ein. In dem betrachteten Fall, daß ein Austraggerät aus einem Einfülltrichter in eine pneumatische Förderanlage dosieren soll, gibt es an zwei Stellen die Möglichkeiten, eine Fluidisierung des Schüttgutes zu erreichen. 1. Eine Variante ist, daß Luft durch das Schüttgut im Austraggerät strömt und es versucht zu fluidisieren. Da aber die Ausdehnung des Materials Voraussetzung dafür ist, ist eine Fluidisierung des Materials in diesem Fall nicht denkbar. Durch die räumliche Begrenzung des Schüttgutes im Austraggerätekanal kann die Porosität durch die Luftdurchströmung nicht verändert werden. 2. Die zweite Möglichkeit resultiert aus der pneumatischen Befüllung eines Vorratsbunkers. Von dort kann bei zu geringer Verweilzeit (z.B. Kernfluß, d.h. Kurzschlußströmung) fluidisiertes Material in den Einfülltrichter des Dosierers gelangen. 3. Außerdem kann allein durch die Strömung beim Befüllen des Einfülltrichters aus dem Vorratsbunker das Material so mit Luft angereichert werden, daß es zu einer Fluidisierung kommt. Da auf Grund der fehlenden Wandreibung von fluidisiertem Material das Förderprinzip der Austraggeräte unwirksam ist, muß die minimale Verweilzeit im Trichter abgeschätzt werden können, die das Schüttgut zum Entlüften benötigt. Im Einfülltrichter muß durch richtige Wahl des minimalen Füllstandes gewährleistet sein, solange "altes", bereits entlüftetes Schüttgut ausgetragen wird, bis sich das darüber befindliche Material entlüftet hat. Die ersten umfangreichen Betrachtungen zum Entlüftungsverhalten wurden von Johanson und Jenike /21/ durchgeführt. Aus einer Gleichgewichtsbetrachtung an einer Schüttgutscheibe der Dicke dz ergibt sich aus der Kontinuitätsgleichung für die Gasströmung, daß die zeitliche Änderung der gespeicherten Luftmenge im Volumenelement genauso groß wie die Änderung Schüttec_3 VO Partikelmechanik und Schüttguttechnik, Kontakt- und Kontinuumsmechanik Prof. Dr. Jürgen Tomas, 16.04.2012 74
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3 Einführung in die Partikel- und
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M W ⋅ AS, m X W, m = A W ⋅ N A
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c) Brücken durch Sintervorgänge
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des Torsionsmomentes Mto,CH eines c
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