СКОРОСТЬ СЫПУЧЕСТИ ПОРОШКОВ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ

Скорость сыпучести порошка зависит от многих факторов, некоторые из которых обусловлены свойствами его частиц, а некоторые зависят от испытания. Определение скорости сыпучести порошка через отверстие было предложено в качестве улучшенного метода оценки его сыпучести. При использовании данного метода особое значение имеет проведение непрерывного мониторинга сыпучести порошка, так как пульсирующие потоки наблюдаются даже у свободно сыпучих порошков. Изменения скорости потока могут наблюдаться также по мере освобождения контейнера. Были выведены эмпирические уравнения, связывающие скорость потока с диаметром отверстия, размером и плотностью частиц. Однако определение скорости сыпучести порошка через отверстие может использоваться только при испытании свободно сыпучих порошков.

Скорость сыпучести порошков через отверстие обычно определяется отношением массы, вытекающей из контейнеров различного вида (цилиндра, воронки, загрузочной воронки), к времени. Измерение скорости сыпучести порошков может происходить в дискретных приращениях или непрерывно.

Основные методики определения скорости сыпучести порошков

Наиболее распространенные методики для определения скорости сыпучести порошков могут быть классифицированы на основании 3 важных экспериментальных переменных:

- тип контейнера, в который помещен порошок. Обычно используются контейнеры в виде цилиндров, воронок и загрузочных воронок из технологического оборудования;

- размер и форма используемого отверстия. Диаметр и форма отверстия являются критическими факторами при определении скорости сыпучести порошка;

- методика измерения скорости сыпучести порошка. Скорость потока может измеряться непрерывно с использованием электронных весов, оснащенных каким-либо записывающим устройством (ленточный самописец, компьютер) или в дискретных величинах (например, время, необходимое для прохождения через отверстие 100 г порошка с точностью до десятой доли секунды, или количество порошка, проходящего через отверстие в течение 10 с, с точностью до десятой доли грамма).

Разновидности методик определения скорости сыпучести порошков через отверстие

Можно определять массовую либо объемную скорость сыпучести порошков. Определение массовой скорости сыпучести порошков является более легкой методикой, но отрицательно влияет на результаты при испытании материалов с высокой плотностью. В таком случае предпочтительнее использовать определение объемной скорости сыпучести. Иногда для облегчения сыпучести порошка из контейнера используется виброустройство, что, однако, усложняет интерпретацию результатов. Для более точного моделирования условий роторного пресса было предложено использовать устройство с подвижным отверстием. Также определяется минимальный диаметр отверстия, через которое проходит поток порошка.

Общая шкала сыпучести и скорость сыпучести порошков

Так как скорость сыпучести зависит от используемого метода измерения, общая шкала сыпучести при данном методе не применима. Поэтому сравнение опубликованных результатов является затруднительным.

Условия экспериментального определения скорости сыпучести порошков

Скорость сыпучести через отверстие не является естественным его свойством. Она в значительной мере зависит от используемой методики. Известны несколько важных параметров, влияющих на получаемые результаты:

- диаметр и форма отверстия;

- тип материала, из которого сделан контейнер (металл, стекло, полимер);

- диаметр и высота порошкового слоя.

Рекомендуемая методика определения скорости сыпучести порошков через отверстие

Определение скорости сыпучести через отверстие используется для порошков, имеющих некоторую способность к сыпучести порошков. Эта методика не пригодна для когезивных порошков. Если высота порошкового слоя (так называемая "головная часть" порошка) значительно выше, чем диаметр диафрагмы, то степень сыпучести фактически не зависит от высоты слоя.

Целесообразно использовать в качестве контейнера цилиндр, чтобы стенки контейнера практически не влияли на поток порошка. В этом случае скорость потока будет определяться подвижностью порошка по порошку, а не движением порошка по стенке контейнера. Часто скорость вытекания порошка увеличивается, если высота столбика порошка меньше, чем его двойной диаметр. Отверстие должно быть круглым, а цилиндр не должен вибрировать. Основные требования к размерам цилиндра следующие:

- диаметр отверстия должен быть больше диаметра частиц более чем в 6 раз;

- диаметр цилиндра должен быть больше диаметра отверстия более чем в 2 раза.

Использование загрузочной воронки в качестве контейнера может быть уместно для репрезентативной оценки текучести в производственных условиях. Не рекомендуется использовать воронку, особенно с выходным стволом, так как скорость потока будет зависеть не только от размера и высоты выходного ствола, но и от силы трения между порошком и стволом воронки. Можно использовать воронку в виде усеченного конуса, но в этом случае на скорость потока будет влиять коэффициент трения между стенками и порошком, поэтому большое значение имеет материал воронки.

Для обеспечения максимальной подвижности и оптимальной структуры потока ("порошок по порошку") в плоском дне цилиндра делают отверстие с изменяемым диаметром. Измерение скорости сыпучести порошка может быть или дискретным, или непрерывным. Непрерывное измерение скорости сыпучести с использованием электронных весов позволяет более эффективно обнаруживать кратковременные изменения скорости сыпучести порошка.