Partikel- und Schüttgutmechanik - Lehrstuhl Mechanische ...

Für einen typischen Fall wird eine Beispielrechnung durchgeführt, wobei
jetzt die Füllhöhe H als Variable in die Rechnung eingeht und als Bezugsfüllhöhe
die Höhe nach Abschluß der Entlüftung Hc verwendet wird:
- Bunkerabmessungen: D = 5 m; Hc = 10 m
- Schüttguteigenschaften: d ST = 50 µm; ε0 = 0,6; ρ s = 2040 kg/m³;
µW = 0,5; λ = 0,3
Am Boden des Bunkers wurden die Zeiten t50 = 16,7 min und t10 = 58 min
berechnet. Allerdings muß man sich den Entlüftungsvorgang bestehend aus
zwei Teilprozessen, die sich überlagern, vorstellen. Das Absetzen des
Schüttgutes (Verringerung der Porosität) erfolgt nur in einem relativ kurzen
Zeitabschnitt am Anfang des Entlüftungsvorganges. Im Beispiel ist dieser
Teilprozeß nach ca. 10 min abgeschlossen. Die weitere Entlüftung erfolgt
dann analog zum Durchströmungsvorgang in Kornschichten bei konstanter
Füllhöhe Hc . Zu diesem Zeitpunkt liegt das Schüttgut bereits nicht mehr
fluidisiert vor! Dieses Ergebnis deutet darauf hin, daß die Zeit t50 als Verweilzeit
in einem Bunker ausreichend ist, um der Gefahr, fluidisiertes
Schüttgut zu fördern, vorzubeugen.
Weiterhin wird eine umfassende Variation der einzelnen Einflußgrößen
durchgeführt /25/. Dabei ergeben sich für die Zeit t50-Werte, die verallgemeinert
werden können, da die Streubreite nicht zu groß ist:
t
50
H
/
2
η⋅
Hc
≈ 270
für ( 3.252)
d ⋅ p
2
ST
0
ρs
⋅ g ⋅ Hc
= > 0,
75
( 3.253)
p
0
Für sehr geringe dimensionslose Füllhöhen H´ < 0,75 werden die Zeiten t 50
länger und streuen stärker:
t
50
2
η⋅
Hc
≈ ( 270...
720)
⋅
( 3.254)
d ⋅ p
2
ST
0
Allgemein kann festgestellt werden, daß sich mit Abnahme der Wandreibung
die Entlüftungszeit verlängert, da der Vertikaldruck im Material dann
sehr groß wird (isostatischer Fall) und sich damit das Material stark verdichtet.
Als Ergebnis der starken Verdichtung muß einerseits mehr Luft verdrängt
werden, da das Porenvolumen sehr gering ist, und andererseits nimmt
die Permeabilität mit steigender Verdichtung ab, so daß der Entlüftungsvorgang
insgesamt durch beide Faktoren verlängert wird und t37
steigt.
Weiterhin nimmt die Entlüftungszeit zu, wenn es sich um ein stark kompressibles
und gut fluidisierbares Schüttgut handelt oder die Porosität des
Schüttgutes gering ist, ε0 ≈ ε(σ = 0) < 0,55. In beiden Fällen kommt es im
Schüttec_3 VO Partikelmechanik und Schüttguttechnik, Kontakt- und Kontinuumsmechanik
Prof. Dr. Jürgen Tomas, 16.04.2012
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