Partikel- und Schüttgutmechanik - Lehrstuhl Mechanische ...

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
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