粉のテスト - フリーマンの技術によるホッパーデザインのための現代ツールのケーススタディ

カバーされるトピック

背景
ホッパーデザインおよび粉のテスト
ホッパーデザインの基本原則
大箱およびホッパーの粉の流れの動作
流れ機能および (FF)流れの要因の決定 (ff)
ケーススタディ: 円錐ホッパーのための半分の角度およびアウトレットの直径の決定
     摩擦の FF そして内角を生成する測定のせん断データ
     壁面摩擦の角度を生成する測定の壁面摩擦データ
     圧力の強化の機能として見掛け密度を定義する測定の圧縮性データ
ホッパー半分の角度および流れの要因の計算
概要

札リンク: 粉の流動計 | ユニバーサル粉のテスター | 粉の分析 | ホッパーデザイン

背景

フリーマンの技術は粉および流れの特性の測定そして理解を開拓している専門家の会社です。 1989 年に創設されて、会社はすべての製造業が ISO の 9001:2008 によってみなされている環境で起こるところで小説、デザインで粉の流動計システムのコアおよびウースターシャーの工業中心地を形作る特許を取られた技術、イギリスを開発しました。 理解の粉の動作への研究は会社の経営策に中央です。

フリーマンの技術のビジネスは粉の動作を研究して、粉の性格描写のための器械使用を設計しています。 FT4 粉の流動計は 1 つの実際に 3 つの器械のユニバーサル粉のテスター - せん断のセル機能および圧縮のテスターと粉の流動計を結合することです。 これは流動性の従来の 1 桁の査定と対照をなして粉の複雑さを反映するすべてのタイプの粉の広範囲の性格描写を可能にします。

ホッパーデザインおよび粉のテスト

確立しているがあるがホッパーのための方法は設計します所定の方法で粉を測定する、多くのプロセスエンジニアは方法に関して不確かで記録されたデータから必要なパラメータを得、そして正常に適用します。 その結果、ホッパーデザインおよびそれと関連付けられる粉のテストは頻繁に専門家に外部委託されます。 これは重要な費用を負い、修理し、再使用する現業会社の機能か代わりとなる材料またはアプリケーションのための改装装置を下を掘ります。

現代の、自動化された粉の試験制度の出現はそれを正確にホッパーデザインに必要なパラメータを定める器械の専門家ではないユーザーのためにもっと簡単にする測定を簡素化しました。 最近 FT4 粉の流動計 (フリーマンの技術) のための解放されたソフトウェアは示す確立された方法によってエンジニアを受諾可能な方法で動作する指定を生成するのに測定を使用する方法を導きます。 ともにこれらの開発はコストを削減し、パフォーマンスに影響を及ぼす要因のよりよい理解を得る機会を提供しているプロセスエンジニアの大半の審議のための付託事項の内でホッパーデザインを容易に持って来ます。

ここに私達は新しいソフトウェアが指定に - 粉の測定からの…全プロセスをどのように簡素化するか働かせた例を使用してホッパーデザインおよびショーを、囲む問題を検査します。

ホッパーデザインの基本原則

ターム 「大箱」が平行側面が付いている記憶容器のセクションを、 「ホッパー」示すこのペーパーで次斜めの部分はあります。 従って記憶の容器かサイロは大箱およびホッパー両方から成っています。 ホッパーおよび大箱の多くの異なった形は定期的に使用されますが、各ケースにデザイン意思は同じです: 必須のレートの信頼できる、安定した粉の排出。 適切なアウトレットのサイズおよびホッパー半分の角度を、傾斜の程度は、ホッパー壁の垂直から選んで、この目標を達成します。 結果として生じる流れの政体は 2 に広く - マスフロー分けられ、流れを芯を取るか、または漏斗で注ぐことができます。

記憶のサイロから排出する粉のための図 1. 流れの政体

半分の角度は強くサイロの内で成長する政体か流れのモードに影響を及ぼします (図 1) を見て下さい。 マスフロー (アプリケーションの大半のための希望する選択材料が出口で撤回されると同時に) によって粉すべては動き、 「作成に、最初に」政体最初にあります。 流れは比較的一貫しがちで、大箱の全能力は使用されます。 漏斗の流れを使って、一方では、容器の中心の下に実行中チャネルがありますが、粉は 「ホッパー」および大箱の壁に沿って沈滞します。 より急なホッパー壁 - より小さいホッパー半分の角度 - は大容量をように漏斗の流れに反対します励まします。

漏斗の流れは 「最後を、最初に」粉にしますラットの穴があくこと、分離およびあふれることのような操作上問題の配達そしてより大きい可能性を作り出します。 ラットの穴があくことは中央ボイドが実行中の流路の代わりに排出アウトレットの上で成長するところにです。 ラット穴の崩壊により粉の重要な機械損傷や余分な通気を引き起こすことができます。 もっと一般に、実行中の流路の通気は氾濫を励まし、 (粉が流動そっくりに手に負えないほど流れるなるかところで) 望ましくない分離 (サイズに基づく粒子の分離)。 これらの操作上の不利な点が漏斗の流れの使用を落胆させる間、それは構築の高さが例えば限られているとき好まれた選択である場合もあります。 漏斗の流れデザインは同等のボリュームを取り扱うマスフローの単位がより小さい横断面領域とより高くがちである間、ホッパー側面が浅く斜めであるので短く、広い場合もあります。

大箱およびホッパーの粉の流れの動作

大箱およびホッパーの粉の流れの動作は下記によって支配されます:

• - 容易に粒子が互いに関連して移動するかどのように粉のせん断の特性
  
• - 容易に粉が容器の内部の表面に流れるかどのように壁面摩擦
  
• - 強化の圧力のアプリケーションが見掛け密度をどのように変更するか圧縮性か

これらの変数は大箱の材料の重量強化されたとき粉がホッパーでどのように動作するか定義します。 場合によっては安定したアーチはホッパーアウトレットを渡って形作ることができます (容器の粉の残りをサポートするにはこれが十分に強かったり排出し図 2) は、終わります。 粉のある特定の組合せおよび構築の材料のために、安定したアーチが形作ることができるかどうかホッパー半分の角度およびアウトレットのサイズは定めます。 Jenike が標準に残す設計方法論を開発するためにこの flow/no フロー条件はに基づいて詳しい流れ解析を遂行した 60 年代では。

図 2。 粉の流れを防ぐ安定したアーチの形成はホッパーの内で機能する力の相対的なサイズによって決まります

流れ機能および (FF)流れの要因の決定 (ff)

このペーパーの範囲を超える準の数理解析のうその詳細な記述はしかし要約すると技術 2 つのパラメータを定めることを含みます: 流れ機能 (FF)および流れの要因 (ff)。 流れ機能はせん断のセル器具を使用して応用正常な圧力の機能として測定される粉の剪断強度によって全く決まります。 平面を渡る強化された粉のベッドをせん断するために必要なトルクか力は正確に FF が得られる材料のための収穫の位置を生成するために定められます。 せん断のセルテスト方法および準のモールの円の分析の細部は他の所で使用できます。

流れの要因、 ff は、対照的に、構築、形 -、また粉のそれらのホッパー材料の特性によって決まり、ホッパー半分の角度のあらゆる特定のホッパー構成、機能、壁面摩擦および材料のバルク強さのため、です。 FF および ff のプロットは図 3. で示されています。 パラメータが両方とも剪断強度間の関係を強化の圧力記述すること材料自体 (FF)、特定のホッパー環境 (ff) 内の材料のための他のための明確な、 1 時であり。 これら二つのカーブが横断するポイントは流れからの流れに転移点で仮説的なアーチの圧力の値を与えません。 アウトレットのサイズはこの値からアーチの簡単な力のバランスを通した計算されます。

図 3。 FF の flow/no を転移定義する横断ポイントを示すプロットおよび ff は流れます

FF または ff のどの変更でもホッパーの重大な次元を変えることをこの分析から認識することは重要です。 構築の材料が、形または 1 つのホッパーの半分の角度別のもののそれと異なっていれば、同じ粉のための流れを、達成するために別のアウトレットのサイズは必要です。 意思が設計されていたものと別の粉のために記憶のサイロを使用することなら、これは FF (および ff を) および変えます従って半分の角度およびアウトレットのサイズは十分かもしれないしまたはそうではないかもしれません。 これらの結論は両方ともかなり明らかです。 ただし多分より少なく十分理解されるものが、 FF および ff が内部プロセス状態および粉の特性によって、ある特定の材料のために、変更するかもしれないことです。

材料の分離されたものは、例えば、ホッパーそれぞれもっとまたはより少なく凝集であるかもしれないより良く、より粗い材料のスラグに対処しなければならないかもしれません。 記憶時間ができるように水平な湿気により余りに剪断強度の重要な変更を引き起こすにはできます。 材料が重要なピリオドの自身の重量の下で強化する剪断強度はかなり上がることができます (時間の強化)。 異なった条件の下の繰り返されたテストはデザイナーがそのような変更に感度を査定することを可能にします。 選択はそれから最も悪い期待されたケースに基づいて指定することですまたはホッパー操作を妥協する可変性を避ける上流の手段をインストールして下さい。

ケーススタディ: 円錐ホッパーのための半分の角度およびアウトレットの直径の決定

FT4 のための新しいソフトウェアは測定、データ作業および Jenike (図 4) によって開発される設計方法論によってユーザーを導きます; この例でデザインはポテト小麦粉のためです。 あらゆるステップのオートメーションは受諾可能なデザインの精密な粉のテストそして生成を促進します。

図 4。 ホッパーのための重大な次元を生成するのに使用される方法。

摩擦の FF そして内角を生成する測定のせん断データ

せん断の間にサンプルをテストするセルは前の指定圧力で測定する (より低い) 応用正常な圧力の機能として収穫の位置を生成するために剪断強度を強化されます。 異なった強化圧力は FF のプロットが得られる一連の収穫の位置を生成する使用されます。 図 5 はせん断のセル・データからポテト小麦粉のためのソフトウェアによって、作り出されるプロットを示します。 内部摩擦 (AIF) このテストから、 ff の計算で使用される、の角度は得られます。 AIF はロードの強化と関連していますが、計算の最初の繰り返しにアーチの圧力は完全に未知です従ってそれは最初の近似としてそれに続く計算の使用のための 3 つの測定の平均を、取る一般的な方法です。 ここにこれは 42.7° の値を生成します。

応用正常な圧力の機能としてせん断のテストデータ a) の剪断応力の図 5. 作業は主要な強化の圧力の機能として異なった強化ロード b) で摩擦の FF のプロット c) の内角を測定しました

壁面摩擦を生成する測定の壁面摩擦データは曲がります

圧力の強化の機能として見掛け密度を定義する測定の圧縮性データ

ホッパー半分の角度および流れの要因の計算

ホッパー半分の角度および続いて ff は摩擦の壁面摩擦の角度そして内角から、図式で直接、またはそれぞれ確認されています (複合体の) 同等化を計算され、 15° および 1.35 であるために使用します。 既存の FF の図表に ff のプロットを課すことは流れ/流れの転移点でアーチの圧力の計算に必要な横断値を与えません (図 3) を見て下さい。 アウトレットのサイズは次同等化からそれから計算されます。

ところ B がであるアウトレットの直径 (メートル)
ありますアウトレット (kPa) でアーチで生成される強化された圧力は
H (á) はアーチの厚さ、ホッパー半分の角度及びホッパー幾何学的な構成の変化を確かめる機能です
ñ はで強化されたとき見掛け密度です (kg/m³ か g/ml)
g はです重力 (9.81m/s) による²加速

計算のこの時点では、正確さは摩擦の内角の値への感度の査定によって改善することができます。 交差の時点で主要な強化の圧力の値がオリジナル、平均された値と比較される摩擦の内角の代表的な値を生成するのに使用することができます (図 5c を見て下さい)。 この 「最初繰り返し値」は、この場合 45.5°、新しい半分の角度、 ff およびアーチの圧力の生成を可能にします。 それに続く繰り返しが非常に上の同等化にこれらの図を入れる僅かな変化をである受諾可能作り出すように。 15° のホッパー半分の角度は 0.59m のアウトレットのサイズ必要となり。

許容誤差を提供するためにすべての技術設計と同じように最終結果は修正されます。 標準的技法は分析が 20% によって、増加のアウトレットのサイズ提案するより急にすなわちそれをさせるために 3° によってホッパー半分の角度を減らすことであり。 これはこのホッパーのための次の設計パラメータを与えます:

ホッパー半分の角度: 12°
アウトレットのサイズ: 0.71m

概要

現代自動化された粉のテスターと組み合わせた新しいソフトウェアは - 指定にテストする粉からの…ホッパーデザインを分かりやすくします。 それはある特定の粉のために確立した複雑な設計方法論へのアクセスを改善しまが、プロセスエンジニアの大半をそして確信をもって指定します重大なホッパー次元を独自にに許可します。 外部委託のホッパーデザインおよび準の粉のテストが、高価であるので、この解決の提供の金融手当は、および同時に正常に記憶のサイロを作動させ、利用する会社の機能を高めます。

設計過程によって働くことは要因および暗号漏洩操作が支配する理解を生成します。 なお、社内にテストを持って来ることはそれを、例えば誘導される、変更に粉およびホッパーデザインの感度分離またはさまざまな湿気のレベルを査定することもっと簡単にします。 開発された理解はホッパーが確信をもって代わりとなる目的のために再使用されるようにします。 それはまたプロセスエンジニアが効果的に最適の進行中のパフォーマンスを与えるためにプロセスかホッパーを修正するためのオプションを査定することを可能にします。

ソース: ホッパーデザインのための現代ツール

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