Mitä on irtotiheys ja miksi se muuttuu käsittelyn aikana?
Tiheys ja irtotiheys eivät ole sama asia. Irtotiheys on jauheen massa tilavuusyksikköä kohti, mukaan lukien hiukkasten välinen ilma. Se ilmaistaan yksiköissä kg/m³ tai lb/ft³ ja eroaa kiinteän aineen varsinaisesta tiheydestä, jossa ilmaa ei oteta huomioon. Irtotiheys muuttuu käsittelyn aikana, koska kuljetus tuo ilmaa materiaaliin, mikä alentaa sen tiheyttä, kun taas laskeutuminen, tärinä ja tiivistyminen poistavat ilmaa, mikä nostaa tiheyttä. Kosteus ja materiaalin varastointiaika vaikuttavat myös tulokseen, minkä vuoksi yksittäinen tuotetietolomakkeen arvo vastaa harvoin tehtaalla vallitsevia olosuhteita.
Tuoteselosteesta selviää, kuinka paljon materiaali painaa purkissa, mutta siitä ei käy ilmi, kuinka paljon se painaa sen jälkeen, kun se on ammuttu paineilmajärjestelmän läpi 25 m/s:n nopeudella tai jauhettu ruuvikuljettimella.
Irtotiheys on jauheen massa tilavuusyksikköä kohti, mukaan lukien hiukkasten väliset ilmatilat, ja se ilmaistaan yleensä yksiköinä kg/m³ tai lb/ft³. Toisin kuin kiinteän aineen todellinen tiheys, irtotiheys ei ole vakio: se laskee, kun materiaali ilmastuu kuljetuksen aikana, ja nousee, kun materiaali laskeutuu tai tiivistyy. Jauheen käyttötiheys voi poiketa ±25% tai enemmän sen tuotetietolehdessä ilmoitetusta arvosta, minkä vuoksi yksittäisen staattisen arvon perusteella suunnitellut järjestelmät toimivat usein odotettua heikommin.
Tärkeimmät kohdat: Yhteenveto
- Irtotiheys voi normaalissa käsittelyssä poiketa tuotetiedotteen arvosta ±25% tai enemmän.
- Vastaanottosäiliöiden mitoitus tulisi perustua ilmastoituun tilavuuteen, kun taas purkulaitteiden mitoitus perustuu tiivistettyyn irtotavaran massatiheyteen.
- Hausnerin suhde, eli vakiomuotoinen irtotiheyskaava, joka kuvaa jauheen tiivistymisastetta, ennustaa suurimman osan tästä vaihtelusta jo ennen kuin rakennat mitään.
- Tilavuusannostelijat menettävät tarkkuuttaan, kun tiheys muuttuu. Kriittisten tai arvokkaiden materiaalien kohdalla on sen sijaan parempi punnita ulostulo.
Insinöörit suunnittelevat jauheenkäsittelyjärjestelmiä toimittajien tuotetiedoista saatujen staattisten irtotiheysarvojen perusteella.
Tavallisten materiaalien irtotiheys
| Materiaali | Tyypillinen irtotiheys (kg/m³) | Tyypillinen irtotiheys (lb/ft³) |
|---|---|---|
| Kidesokeri | ~720 | ~45 |
| Jauho | ~480 | ~30 |
| Vehnäjauho | ~510 | ~32 |
| Kalsiumkarbonaatti | ~1,120 | ~70 |
| PVC-muovi | ~490 | ~31 |
| Polyeteenipelletit | ~540 | ~34 |
| Sementti (Portland) | ~1 070–1 440 | ~67–90 |
| Suola (natriumkloridi) | ~1,220 | ~76 |
| Kvartsihiekka | ~1,250 | ~78 |
Luvut ovat suuntaa-antavia ja vaihtelevat laadun, hiukkaskokojen ja kosteuspitoisuuden mukaan. Käytä niitä yleisenä viitteenä, ei suunnittelun lähtökohtana. Jos tarvitset tietoja tietystä materiaalista, pyydä Floveyorilta testauspyyntöä.
Näitä lukuja käytetään suppiloiden mitoituslaskelmissa, syöttölaitteiden valinnassa ja kapasiteettiennusteissa. Sitten järjestelmä käynnistyy, eikä mikään toimi odotetulla tavalla.
Säiliöt täyttyvät liikaa ennen tavoitepainon saavuttamista. Tilavuusannostelijat tuottavat epätasaisia eriä. Ilmenee virtausongelmia, joita virtaavuustesteissä ei ennakoitu. Kyse ei ole huolimattomasta suunnittelusta – se on seurausta yhdestä ymmärrettävästä oletuksesta: että irtotiheys pysyy vakiona materiaalin käsittelyn aikana.
Todellisuudessa irtotiheys on liikkuva kohde. Se vaihtelee useiden eri olosuhteiden mukaan, kuten materiaalin kuljetustavan, irtotavarasäiliössä oloajan, ympäristön kosteuden ja jopa vuodenajan mukaan. “Staattisen” tiheyden suunnittelu aiheuttaa pullonkauloja ja toiminnallista päänvaivaa. Suunnittelemalla “dynaamista” tiheyttä varten varmistetaan luotettava läpimeno.
Sinun on otettava huomioon muutakin kuin materiaaliin sopiva kuljetin. Sinun on suunniteltava järjestelmä, jossa otetaan huomioon materiaalin tila prosessin jokaisessa vaiheessa, erityisesti purkauksen yhteydessä.
Mitä on irtotiheys? Keskeisten termien määritelmät
Tiheys: Materiaalin massa tilavuusyksikköä kohti, yleensä ilmaistuna muodossa kg/m³ tai lb/ft³. Kiinteiden materiaalien osalta tämä edustaa itse aineen todellista tiheyttä ilman ilmatiloja.
Irtotiheys: Jauheen tai hiukkasmateriaalin massa tilavuusyksikköä kohti, mukaan lukien hiukkasten välit. Tämä on materiaalin tiheys sellaisena kuin se luonnollisesti on irtotavarana, sisältäen sekä kiinteät hiukkaset että niiden väliset tyhjät tilat.
Ilmastettu (irtotiheys): Jauheen pienin irtotiheys, joka vallitsee silloin, kun materiaali on mahdollisimman löyhästi pakkautuneessa tilassa, jolloin hiukkasten välissä on mahdollisimman paljon ilmaa. Tämä tapahtuu tyypillisesti välittömästi pneumaattisen kuljetuksen, seulonnan tai muiden prosessien jälkeen, joissa materiaaliin lisätään ilmaa.
Pakattu (naputettu) tiheys: Suurin irtotiheys, joka saavutetaan, kun jauhetta puristetaan tai laskeutetaan tärinällä, napauttamalla tai paineella. Tämä edustaa materiaalia sen konsolidoiduimmassa tilassa, jossa hiukkasten välinen tyhjätila on minimaalinen.
Työtiheys (dynaaminen): Materiaalin käytännön irtotiheys tyypillisissä käsittely- ja varastointiolosuhteissa. Tämä on tavanomaisen toiminnan aikana esiintyvä tiheys, joka sijoittuu ilmatun ja pakatun tiheyden väliin, ja se on tärkein laitteiden mitoituksen ja prosessin suunnittelun kannalta.
Miksi tuotetietojen irtotiheysarvot aiheuttavat järjestelmän vikoja
Suurin osa järjestelmähäiriöistä johtuu siitä, että laitteiden mitoitus perustuu toimittajan MSDS-tietolehdessä (materiaaliturvallisuustiedote) ilmoitettuihin arvoihin, jotka eivät vastaa todellisia käyttöolosuhteita. Materiaali ei pysy liikkumattomana laitoksessa. Sitä kuljetetaan, se altistuu kosteudelle ja sen päällä oleva materiaalin paino puristaa sitä. Jokainen näistä tekijöistä muuttaa irtotiheyttä, toisinaan jopa dramaattisesti.
Mikä aiheuttaa jauheenkäsittelyjärjestelmien vikaantumisen?
On useita syitä siihen, miksi irtotavaran jauheenkäsittelyjärjestelmäsi ei toimi tarkoitetulla tavalla. Joitakin yleisimpiä ongelmia ovat mm:
- Säiliön ylivuoto: Mitoitat 1,4 m³:n (50 ft³:n) säiliön 900 kg:n (2 000 lbs) säiliöksi. Kun pneumaattinen kuljetus, materiaali saapuu ilmastettuna 450 kg/m³ (28 lb/ft³). Nyt 900 kg (2 000 lbs) vaatii 2 m³ (71 ft³), eikä suppiloon mahdu sitä. Materiaalia valuu yli tai sitä kertyy kuljettimeen.
- Epäjohdonmukaiset erien painot: Ruuvisyöttölaitteesi tuottaa 45 kg minuutissa kalibroinnin perusteella, kun laskeutuneen materiaalin määrä on 800 kg/m³ (50 lb/ft³). Tunnin käytön jälkeen nouseva materiaali ilmastuu 600 kg/m³:iin (38 lb/ft³). Ruuvi pyörii edelleen samalla nopeudella, mutta tuottaa nyt vain 35 kg (76 lbs) minuutissa.
- Kapasiteettivaje: Järjestelmäsi on suunniteltu siirtämään 2 275 kg/h (5 000 lbs/h) tilavuuslaskelmien perusteella staattista tiheyttä käyttäen. Kuljettaminen kuitenkin ilmastaa materiaalia, jolloin sen tilavuus kasvaa 30%. Kuljetin ei fyysisesti pysty siirtämään niin paljon tilavuutta tunnissa, ja olet juuttunut 1 725 kg/h (3 800 lbs/h) todelliseen läpimenoon.
Ilmastettu, pakattu ja käyttötiheys selitettynä
Jos haluat suunnitella järjestelmiä, jotka toimivat luotettavasti suunnitellulla tavalla, ajattele tiheyttä ja irtotiheyttä kolmessa eri tilassa:
| Tiheystila | Mitä se on | vs. kiinteä arvo | Suunnittelun vaikutukset |
|---|---|---|---|
| Ilmastettu (irtona) | Ilman enimmäispitoisuus välittömästi pneumaattisen tai aeromekaanisen kuljetuksen jälkeen | 20–40% alempi | Mitoita keräysastiat niin, että ne kestävät ilmastoidun tilavuuden (enimmäismäärän), jotta ylivuoto vältetään |
| Pakattu (kierretyt) | Laskeutumisen, tärinän tai tiivistymisen seurauksena poistunut ilma | 15–30% korkeampi | Mitoita purkulaitteet niin, että ne kestävät suurimman mahdollisen massan, vääntömomentin ja siltautumisen |
| Käytössä (dynaaminen) | Todellinen, vaihteleva tiheys normaalikäytössä | ±251 TP3T nimellisarvosta | Jokaisen komponentin on toimittava koko tiheysalueella |
Hausnerin suhdeluku ja Carrin indeksi
Ilmastetun ja tiivistettyjen tiheyksien välistä suhdetta kutsutaan Hausnerin suhde. Se lasketaan jakamalla tiivistetty (pakattu) tiheys ilmastetulla (löysällä) tiheydellä. Luku, joka on lähellä 1,0:aa, tarkoittaa, että materiaali ei juurikaan muutu laskeutuessaan. Jauhe virtaa helposti. Luku, joka on yli 1,35, tarkoittaa, että materiaali tiivistyy merkittävästi ja on altis siltojen muodostumiselle, onteloiden syntymiselle ja epätasaiselle syötölle.
Tähän liittyvä Carr-indeksi ilmaisee saman suhteen prosentteina: tiivistettyjen ja irtonaisten tiheyksien ero jaettuna tiivistetyllä tiheydellä. Alle 15% oleva Carr-indeksi tarkoittaa hyvää virtaavuutta. Yli 25%:n arvon yläpuolella virtaavuus heikkenee, ja jauheenkäsittelylaitteet sen on otettava se huomioon.
1. Ilmastettu (irtotiheys): Suurin tilavuus, pienin paino
Tämä on materiaalia välittömästi pneumaattisen tai aeromekaanisen kuljetuksen jälkeen. Jauhe sisältää mahdollisimman paljon ilmaa, jolloin irtotiheys on mahdollisimman pieni ja tilavuus mahdollisimman suuri.
Mikä on tyypillinen tiheyden alenema ilmavissa materiaaleissa?
Ilmastetut materiaalit ovat yleensä 20%-40% alhaisempia kuin staattiset arvot.
Esimerkki: Sokerin, jonka staattinen tiheys on 800 kg/m³ (50 lb/ft³) voi olla 510-560 kg/m³ (32-35 lb/ft³) pneumaattisen kuljetuksen jälkeen.
Milloin esiintyy ilmatiheyttä?
Tiheys muuttuu, kun materiaalia on kuljetettu suurinopeuksisella paineilmakuljetuksella, aeromekaanisella kuljetuksella tai paineilmasekoituksella tai kun materiaali on pudotettu korkealta syöttösuppiloihin.
Kriittinen suunnittelunäkökohta
Vastaanotettavat irtotavarasäiliöt on mitoitettava ilmavalle tilavuudelle, ei staattiselle tilavuudelle. Muuten säiliöt vuotavat järjestelmällisesti yli (tilavuuden mukaan) tai alitäytetään (painon mukaan).
2. Pakattu (naputettu) tiheys: Vähimmäistilavuus, enimmäispaino
Kriittinen suunnittelunäkökohta
Purkausmekanismien on käsiteltävä suurinta irtotiheyttä. Säiliön ulostulojen on estettävä siltojen muodostuminen, vaikka materiaali olisi pakattu.
3. Työskentelytiheys (dynaaminen): Vaihteleva todellisuus
Tiheys muuttuu jatkuvasti, kun materiaali kulkee prosessin läpi. Se ei ole yksittäinen arvo, vaan se vaihtelee kuljetusmenetelmän, varastointiajan ja ympäristöolosuhteiden mukaan.
Mikä on tyypillinen vaihteluväli materiaalille, jonka tiheys on dynaaminen?
Työskentelytiheys on ±25% nimellisestä staattisesta arvosta.
Esimerkki: Materiaali, jonka staattinen tiheys on 720 kg/m³ (45 lb/ft³), saattaa vaihdella 560-880 kg/m³ (35-55 lb/ft³) käsittelyn aikana.
Kriittinen suunnittelunäkökohta
Prosessilaitteiden on toimittava luotettavasti koko työtiheysalueella.
Miten kuljetus vaikuttaa irtotiheyteen
Kuljetin on osa aktiivista prosessia, joka muuttaa materiaalin tilaa.
Ilmastus: Ilmastointi: “Pöyhintätekijä”
Pneumaattiset kuljettimet (erityisesti laimea faasi) suspendoi hiukkaset suurnopeuksisiin ilmavirtauksiin, mikä luo maksimaalisen ilmavuuden. Materiaali poistuu järjestelmästä niin, että ilma on sekoittunut perusteellisesti koko jauhepedissä.
Ilmamekaaniset kuljettimet (AMC) käyttävät suurnopeuslentoja, jotka luovat aerodynaamista nostetta ja turbulenssia ja fluidisoivat materiaalin sen liikkuessa putken läpi. Vaikutus ei ole yhtä äärimmäinen kuin pneumaattisessa kuljetuksessa, mutta silti merkittävä.
Värähtelevät kuljettimet syöttää mekaanista energiaa, joka häiritsee hiukkasten välistä kosketusta, jolloin ilma pääsee tunkeutumaan jauhepetiimme.
Vaikutus: Pienentynyt irtotiheys
Näyte pakatun/täytetyn irtotiheyden mittauksesta ennen kuljetusta.
Näyte kuljetuksen jälkeisestä ilmastetusta/irtotiheydestä, jossa tilavuuden kasvu on noin 20%.
Fluidisointi pienentää irtotiheyttä huomattavasti lisäämällä hiukkasten välisiä ilmatiloja. Materiaalista tulee kevyempää ja pörröisempää, ja sen tilavuus on huomattavasti suurempi samassa massassa.
On olemassa riski, jos vastaanottosuppiloita ei ole mitoitettu ilmastettua tilavuutta varten. Joitakin ongelmia ovat mm:
- Korkean tason anturit saattavat laukaista ennen tavoitepainon saavuttamista
- Ylivuoto tyhjennyksen yhteydessä
- Laitteiden nälkiintyminen, koska täyteen täytetyt suppilot sisältävät odotettua vähemmän massaa.
- Vastaanottoastioiden ylimitoitus ilmastuskertoimella (jos testaus osoittaa 35%:n laajenemista, mitoitetaan säiliöt 135%:n staattiselle tilavuudelle).
- Materiaalille on annettava riittävästi aikaa laskeutua ennen sen johtamista jatkojalostusprosesseihin.
- Käytä painoon perustuva tasomittaus, ei vain tilavuusanturit
- Asenna asianmukaiset säiliön tuuletusaukot, jotta syrjäytynyt ilma pääsee poistumaan.
Hajoaminen ja tiivistyminen: “jauhatuskerroin”
Ruuvikuljettimet luovat leikkausvoimia, jotka murskaavat murenevia materiaaleja.
Suurnopeuspneumaattiset järjestelmät iskevät hiukkasia putken mutkiin 15-25 m/s, mikä aiheuttaa materiaalin rikkoutumisen.
Vaikutus: Kun hiukkaset hajoavat hienoainekseksi, ne täyttävät suurempien hiukkasten väliset tyhjät tilat, mikä lisää irtotiheyttä.
Esimerkki: Muovihartsijauhe, jonka paino on 545 kg/m³ (34 lb/ft³), kulkee aggressiivisen ruuvikuljettimen läpi. Hiukkasten rikkoutuminen tuottaa 15% hienoainesta, mikä lisää irtotiheyttä 675 kg/m³:iin (42 lb/ft³), mikä on 24%:n lisäys.
Lisääntyvä ongelma: Lisääntynyt hienoaines aiheuttaa koheesiota, siltojen muodostumista, ratalaskeutumista ja pienempää purkautumisnopeutta. Materiaalista, joka virtasi vapaasti, tulee nyt ongelmallista.
Suunnitteluratkaisut:
- Valitse mureneville materiaaleille hellävaraiset kuljetusmenetelmät, kuten putkimainen vetokuljetus, ilmamekaaninen kuljetus tai tiheän faasin pneumaattinen kuljetus.
- Testataan hajoamispotentiaalia pilottikokeilla.
- Suunnittele suppilot huonontuneita materiaaliominaisuuksia, ei neitseellistä materiaalia varten.
- Asenna virtausta parantavia laitteita, jos merkittävää heikkenemistä ei voida välttää.
Jotkut kuljettimet, kuten Floveyorin AMC, fluidisoivat materiaalin, kun taas toiset käyttävät mekaanisia voimia rikkoakseen hiukkasia tai tiivistääkseen jauhepetiä. Nämä vaikutukset lisäävät irtotiheyttä ja aiheuttavat virtausongelmia tuotantoketjun loppupäässä.
Kosteus ja ilmankosteus
Kosteus vaikuttaa irtotiheyteen niin sanotun nestesillan muodostumisen kautta. Kun jauhe imee kosteutta joko ilmakehästä tai varastointiolosuhteiden vuoksi, hiukkasten väliin muodostuu ohuita vesikalvoja, jotka vetävät hiukkaset toisiaan kohti. Tämä lisää koheesiota, mikä muuttaa materiaalin tiivistymistä ja hidastaa sen virtausta. Vaikutus ei ole aina yksiselitteinen. Pieni määrä kosteutta voi toisinaan parantaa virtaavuutta poistamalla staattista varausta ja tasoittamalla hiukkasten pinnan epätasaisuuksia. Tämän rajan ylittyessä virtaavuus heikkenee kosteuden kasvaessa.
Hygroskooppiset materiaalit, jotka imevät aktiivisesti kosteutta ilmasta, vaativat erityistä huomiota (esim. suola, tomusokeri, pikakahvi, urea-rakeet, selluloosajauhe). Erittäin hygroskooppisten materiaalien kohdalla turvallisin ratkaisu on kosteutta poistava, ylipaineistettu säilytystila, joka pitää kosteuden kokonaan poissa materiaalista, sen sijaan että yritettäisiin kompensoida sen vaikutuksia myöhemmissä vaiheissa.
Kuinka valita kuljetin materiaalin tiheyden mukaan
Ilmamekaaniset kuljettimet (AMC) nesteyttää materiaalia tarkoituksellisesti parempaa virtausta ja suurempia nopeuksia varten. Valitse, kun jatkokäsittelyprosessit hyötyvät ilmastetusta materiaalista ja käsittelet kevyitä tai keskikokoisia jauheita (160-800 kg/m³ tai 10-50 lb/ft³).
Putkimainen vetokuljetin (TDC) siirtää materiaalia varovasti pienillä nopeuksilla ilman, että ilmaa pääsee sisään tai mekaaninen hajoaminen tapahtuu. Materiaali saapuu purkauspisteeseen olennaisesti samassa tilassa kuin se tuli sinne.
Kuinka mitoittaa syöttösuppilot ja säiliöt irtotiheyden muutosten varalta
Miten mitoitetaan tyhjennys- tai vastaanottosäiliöt: Laajenemiskertoimen huomioon ottaminen
Paisumiskerroin on ilmastetun tilavuuden ja laskeutuneen tilavuuden suhde. Jos materiaali laajenee 40% kuljetuksen aikana, laajenemiskerroin on 1,4.
Esimerkkilaskelma: Sokeri, jonka irtotiheys on 801 kg/m³ (50 lb/ft³), on pneumaattisen kuljetuksen jälkeen 561 kg/m³ (35 lb/ft³). Tämä tarkoittaa, että 454 kg (1 000 lbs) sokeria, joka laskeutuneena täyttää 0,566 m³ (20 ft³), vaatii 0,810 m³ (28,6 ft³) välittömästi kuljetuksen jälkeen.
Strategia: Mitoita irtotavaran säiliöt niin, että niiden tilavuus on mahdollisimman suuri (ilmastetussa tilassa), jotta vältetään ylivuoto, mutta käytä painoon perustuvaa täyttötason valvontaa varmistaaksesi, että säiliö täytetään tavoitemassaan asti.
Kuinka paljon laskeutumisaikaa tarvitaan jauheen käsittelyyn?
Ilma poistuu vähitellen ja materiaali laskeutuu kohti työtiheyttä. Jos jatkojalostusprosessit edellyttävät tasaista tiheyttä (tilavuuden täyttö, annostelu), sinun on varattava laskeutumisaikaa.
Tyypilliset laskeutumisajat:
- Hienot jauheet (< 100 μm): 15-45 minuuttia
- Keskikokoiset jauheet (100-500 μm): 5-20 minuuttia
- Rakeiset materiaalit (> 500 μm): 2-10 minuuttia
Suunnittelustrategia: Asenna ylivuotokapasiteetti useiden erien säilyttämistä varten. Kun yksi laskeutuu, täytät seuraavan. Tämä irrottaa kuljetussyklit jatkojalostusprosessin sykleistä.
Tilavuusmittaukseen perustuva syöttö vs. painomittaukseen perustuva syöttö vaihtelevalla tiheydellä
Valinta volumetrisen ja gravimetrisen syötön välillä on kriittinen, kun irtotiheys ei ole vakio.
Miten tilavuussyöttölaitteet epäonnistuvat tiheyden vaihtelun vuoksi?
Volumetriset syöttölaitteet tuottavat tasaisen tilavuuden, mutta olettavat tiheyden pysyvän vakiona. Kun irtotiheys muuttuu, massavirta muuttuu samassa suhteessa.
Ongelma: Kun irtotiheys muuttuu, massavirta muuttuu samassa suhteessa, vaikka tilavuusvirta pysyy vakiona.
Miten gravimetriset syöttölaitteet ratkaisevat tiheysongelman?
Esimerkkiskenaario: Ruuvisyöttölaite, joka on kalibroitu 640 kg/m³ (40 lb/ft³), tuottaa 45 kg/h (100 lbs/h). Materiaali ilmastetaan 560 kg/m³:iin (35 lb/ft³). Sama ruuvin nopeus tuottaa nyt 0,0708 m³/h (2,5 ft³/h) × 560 kg/m³ (35 lb/ft³) = 40 kg/h (87,5 lbs/h), mikä on 12,5%:n alikuljetus.
Ratkaisu: Gravimetriset syöttölaitteet mittaavat toimitetun massan irtotiheydestä riippumatta ja säätävät nopeutta automaattisesti tavoitevirtausnopeuden ylläpitämiseksi. Kun kyseessä ovat arvokkaat materiaalit tai kriittiset prosessit, joissa tarkkuus vaikuttaa laatuun tai turvallisuuteen, kannattaa harkita investointia irtotavaran käsittelylaitteisiin.
Kuinka suunnitella jauhejärjestelmä koko tiheysalueelle
Lopeta kysymästä “Mikä on irtotiheys?” ja aloita kysymästä “Mikä on irtotiheysalue?”.”
Miten materiaalitestauksen avulla voidaan karakterisoida materiaali kaikissa tiloissa?
- Tuore aineisto sellaisena kuin se on vastaanotettu: Mittaa materiaali suoraan toimittajan säiliöistä tai välittömästi irtotavaratoimituksen purkamisen jälkeen. Tämä on lähtökohtasi.
- Kuljettamisen jälkeen: Aja materiaali ehdotetun kuljettimen läpi suunnitteluolosuhteissa ja mittaa irtotiheys välittömästi purkautumisen yhteydessä. Tämä osoittaa suurimman ilmastus- tai tiivistämisvaikutuksen.
- Laskeutumisen jälkeen: Kuljetetun materiaalin annetaan seistä vaihtelevia aikoja (15 minuuttia, 1 tunti, 4 tuntia, 24 tuntia) ja mitataan irtotiheys tietyin väliajoin. Tämä osoittaa laskeutumisnopeuden ja tasapainotiheyden.
- Puristuksessa: Mittaa korkeissa siiloissa tai suppiloissa irtotiheys eri syvyyksiltä, jotta ymmärrät, miten materiaali tiivistyy omalla painollaan.
- Ympäristön ääriolosuhteet: Testaa materiaalia laitoksessasi odotettavissa olevissa korkeimmissa ja matalimmissa kosteus- ja lämpötilaolosuhteissa. Monet materiaalit ovat hygroskooppisia tai lämpötilaherkkiä.
Suunnittele jokainen komponentti koko valikoimaa varten
- Kuljettimet: Kokoa suurimman irtotiheystilan mukaan, jotta varmistetaan riittävä kapasiteetti (massaa tunnissa) ja riittävä mekaaninen lujuus maksimikuormitusta varten.
- Vastaanottoastiat: Pienimmän irtotiheyden tilan (enimmäistilavuuden) koko ylivuodon estämiseksi.
- Poistolaitteet: Suunnittele suurin irtotiheys, jossa materiaali on painavinta ja vaatii eniten vääntömomenttia/voimaa siirtämiseen.
- Hyppääjät: Suunnittele ulostuloaukkojen koot ja kulmat huonoimman mahdollisen virtaavuuden mukaan, mikä yleensä tapahtuu suurimmalla irtotiheydellä ja suurimmalla hienoainespitoisuudella.
- Syöttölaitteet: Käytä gravimetristä syöttöä kriittisissä sovelluksissa tai säädä tuotantoketjun alkupään olosuhteita irtotiheyden vaihtelun minimoimiseksi volumetrisissä järjestelmissä.
- Ohjauslaitteet: Toteutetaan painoon perustuva tasojen tunnistus sen sijaan, että luotetaan pelkästään tilavuuteen perustuviin antureihin.
Irtotiheysmittaus: miten se vahvistaa suunnittelusi
Teoreettisilla laskelmilla ei voida täysin ennustaa, miten tietty materiaali käyttäytyy omassa prosessissasi. Testaamalla validoidaan oletukset ennen kuin niistä tulee kalliita epäonnistumisia. Voit myös pyytää myyjääsi suorittamaan materiaalitestauksen.
Kuinka mitata irtotiheys
Irtotiheyden mittaus suoritetaan standardimenetelmän mukaisesti (määritelty standardissa ASTM D7481 ja vastaavassa farmakopean standardissa USP ). Tunnettu määrä jauhetta kaadetaan mittapulloon irtotilavuuden (ilmaistun tilavuuden) mittaamiseksi. Sitten pulloa koputetaan tietty määrä kertoja, yleensä kunnes tilavuus lakkaa muuttumasta, tiivistystilavuuden mittaamiseksi. Jakamalla massa kummallakin tilavuudella saadaan ilmaistun ja tiivistettyjen tilavuuksien irtotiheydet.
Floveyorin testausprosessi mittaa irtotiheyden delta-arvoa.
- Lähtötilanteen irtotiheys, partikkelikoko ja virtausominaisuudet
- Kuljetuksen jälkeinen irtotiheys- ja hajoamisanalyysi
- Laskeutumisnopeudet ja tasapainotiheys
- Erityissuositukset järjestelmän suunnittelua varten.
Tiedät kyllä:
- Kuinka paljon vastaanottosäiliöitä on ylimitoitettava?
- toimiiko volumetrinen syöttö vai tarvitaanko gravimetrisiä järjestelmiä?
- Kuinka paljon prosessiin on suunniteltava asettautumisaikaa?
- heikentääkö valitsemasi kuljetin tuotteesi laatua?
- Mitä todellista läpimenoa on odotettavissa verrattuna teoreettisiin laskelmiin.
Testauskustannukset ovat merkityksettömät verrattuna alimitoitettuihin laitteisiin, tuotannon menetyksiin tai järjestelmän täydelliseen uudelleensuunnitteluun.
Usein kysytyt kysymykset (FAQ)
Tiheys on kiinteän aineen omaa massaa tilavuusyksikköä kohti ilman välitiloja. Irtotiheys sisältää hiukkasten välissä olevan ilman, joten se on aina pienempi kuin todellinen tiheys ja riippuu siitä, kuinka löyhästi tai tiiviisti jauhe on pakattu. Aineen todellinen tiheys pysyy vakiona. Sen irtotiheys ei.
Kuljetuksen aikana jauhe ilmastuu, kun ilmaa sekoittuu hiukkasten välisiin rakoihin ja sen tiheys laskee. Kun kuljetus pysähtyy, painovoima, tärinä ja ajan kuluminen poistavat ilman takaisin. Aine laskeutuu ja tiivistyy, jolloin sen tiheys kasvaa.
Kosteus tuo mukaan uuden muuttujan. Kosteus lisää hiukkasten välistä koheesiota, mikä vaikuttaa siihen, miten ne pakkautuvat ja kuinka nopeasti ne laskeutuvat. Varastointiaika vaikuttaa kaikkiin näihin tekijöihin, sillä jauhe, joka jätetään irtotavarasäkki tai IBC-kontissa useita päiviä säilytetty jauhe käyttäytyy eri tavalla kuin sama jauhe, joka on juuri otettu kuljettimelta.
Ilmattu tiheys on pienin arvo, joka mitataan välittömästi kuljetuksen jälkeen, kun materiaalissa on vielä ilmaa. Tiivistetty tiheys on suurin arvo, joka mitataan sen jälkeen, kun jauhe on laskeutunut tai tiivistynyt oman painonsa tai ulkoisen tärinän vaikutuksesta. Käyttötiheys sijoittuu näiden kahden välille. Se on käytännön arvo, joka vaihtelee materiaalin liikkuessa prosessin läpi. Se on se arvo, jonka laitteistosi on kyettävä käsittelemään.
Ilmastettu materiaali on tyypillisesti 20–40% kevyempää kuin sen staattinen, tuotetiedotteessa ilmoitettu tiheys. Kun materiaali on laskeutunut tai tiivistynyt, sen tiheys voi olla 15–30% suurempi. Käytännössä käyttötiheys vaihtelee noin ±25% teknisissä tiedoissa ilmoitetusta arvosta, minkä vuoksi laitteiden mitoittaminen yhden staattisen arvon perusteella on yleinen syy suorituskyvyn heikkenemiseen.
Mitoita vastaanottosäiliöt materiaalin ilmastetun tilan mukaan, sillä tällöin materiaali vie eniten tilaa. Mitoita purkulaitteet materiaalin tiivistetyn tilan mukaan, sillä tällöin materiaali on painavin tilavuusyksikköä kohti. Käyttö painoon perustuva tason säätö eikä tilavuuspohjaisten anturien sijaan, joten järjestelmä reagoi todelliseen massaan eikä tiheyden mukaan vaihtelevaan täyttötasoon.
Tilavuusannostelijat syöttävät vakion tilavuuden jokaisella syklillä, joten tiheyden muuttuessa myös syötetty massa muuttuu sen mukana. Tämän vuoksi ne eivät sovellu tilanteisiin, joissa tarkkuudella on merkitystä. Gravimetrinen syöttö Se mittaa ja säätelee todellista painoa, joten se toimii luotettavasti riippumatta siitä, kuinka ilmava tai laskeutunut materiaali on. Kriittisissä prosesseissa tai arvokkaiden materiaalien käsittelyssä gravimetrinen annostelu on turvallisempi vaihtoehto.
Laskeutumisaika riippuu hiukkaskoolta. Alle 100 mikronin kokoiset hienojakoiset jauheet laskeutuvat pisimpään, tyypillisesti 15–45 minuuttia. Keskikokoiset jauheet laskeutuvat 5–20 minuutissa. Yli 500 mikronin rakeiset materiaalit laskeutuvat nopeimmin, yleensä 2–10 minuutissa. Nämä luvut ovat tärkeitä kaikissa prosessin myöhemmissä vaiheissa, joissa tarvitaan vakaata, laskeutunutta tiheyttä, kuten eräpunnituksessa tai pakkaamisessa.
Oikeanlaisessa testissä tiheys mitataan neljästä pisteestä: lähtötilanteessa (toimitushetkellä), välittömästi kuljetuksen jälkeen, laskeutumisen jälkeen ja puristuksen alaisena. Floveyorin testausprosessissa määritetään näiden lukujen välinen ero tietyn materiaalin osalta, ja näiden tietojen perusteella annetaan suosituksia säiliön mitoitukseen, syöttölaitteen tyyppiin sekä seuraavaan prosessivaiheeseen siirtymistä edeltävään laskeutumisaikaan.
Aloitetaan. Oletko valmis suunnittelemaan todellisuutta varten?
Älä suunnittele seuraavaa jauheenkäsittelyjärjestelmääsi tuotetietojen perusteella, jotka eivät vastaa todellisuutta. Floveyorin jauheenkäsittelyn asiantuntijat hyödyntävät vuosikymmenten mittaista materiaalien testauskokemusta elintarvike-, kemian-, kaivos- ja maatalousaloilla.
Ota yhteyttä keskustelemaan toimintanne materiaalien testauksesta.
English 
Chinese 
Dutch 
Finnish 
French 
German 
Hindi 
Japanese 
Korean 
Malay 
Polish 
Spanish 
Thai 
Vietnamese