Wat is de bulkdichtheid en waarom verandert deze tijdens de verwerking?
Dichtheid en bulkdichtheid zijn niet hetzelfde. Bulkdichtheid is de massa van een poeder per volume-eenheid, inclusief de lucht tussen de deeltjes. Deze wordt uitgedrukt in kg/m³ of lb/ft³ en verschilt van de werkelijke dichtheid van het vaste materiaal zelf, waarbij die lucht niet wordt meegerekend. De bulkdichtheid verandert tijdens de verwerking, omdat er tijdens het transport lucht in het materiaal terechtkomt, waardoor de dichtheid afneemt, terwijl bezinking, trillingen en verdichting die lucht verwijderen, waardoor de dichtheid toeneemt. Ook de vochtigheid en de opslagtijd van het materiaal beïnvloeden het resultaat. Daarom komt een waarde uit een gegevensblad zelden overeen met de werkelijke omstandigheden op de werkvloer.
In een gegevensblad staat wel hoeveel je materiaal weegt in een pot, maar er staat niet in hoeveel het weegt nadat het met een snelheid van 25 m/sec door een pneumatisch systeem is gestuwd of door een schroeftransporteur is vermalen.
De bulkdichtheid is de massa van een poeder per volume-eenheid, inclusief de luchtruimtes tussen de deeltjes, en wordt doorgaans uitgedrukt in kg/m³ of lb/ft³. In tegenstelling tot de werkelijke dichtheid van de vaste stof is de bulkdichtheid niet constant: deze neemt af wanneer het materiaal tijdens het transport wordt belucht en neemt toe wanneer het materiaal bezinkt of wordt verdicht. De werkelijke bulkdichtheid van een poeder kan ±25% of meer afwijken van de waarde in het gegevensblad. Daarom presteren systemen die zijn ontworpen op basis van één enkel statisch getal zo vaak ondermaats.
Belangrijkste punten: In één oogopslag
- De bulkdichtheid kan tijdens normaal gebruik met ±25% of meer afwijken van de waarde in het gegevensblad.
- De afnametanks moeten worden gedimensioneerd op basis van het beluchte volume, terwijl de afvoerapparatuur moet worden gedimensioneerd op basis van de verdichte bulkdichtheid.
- De Hausner-verhouding, de standaardformule voor de bulkdichtheid die aangeeft in hoeverre een poeder samendrukt, voorspelt het grootste deel van deze schommeling al voordat je iets gaat bouwen.
- Volumetrische doseerapparaten verliezen hun nauwkeurigheid wanneer de dichtheid verandert. Weeg bij kritieke of hoogwaardige materialen in plaats daarvan de output.
Ingenieurs ontwerpen poederverwerkingssystemen op basis van waarden voor de statische bulkdichtheid die uit de technische fiches van leveranciers worden overgenomen.
Bulkdichtheid van gangbare materialen
| Materiaal | Typische bulkdichtheid (kg/m³) | Typische bulkdichtheid (lb/ft³) |
|---|---|---|
| Kristalsuiker | ~720 | ~45 |
| Meel | ~480 | ~30 |
| Tarwemeel | ~510 | ~32 |
| Calciumcarbonaat | ~1,120 | ~70 |
| PVC-hars | ~490 | ~31 |
| Polyethyleenkorrels | ~540 | ~34 |
| Cement (Portland) | ~1.070–1.440 | ~67–90 |
| Zout (natriumchloride) | ~1,220 | ~76 |
| Kieselzand | ~1,250 | ~78 |
De cijfers zijn indicatief en variëren afhankelijk van de kwaliteit, de deeltjesgrootte en het vochtgehalte. Gebruik deze cijfers als algemene richtlijn, niet als uitgangspunt voor het ontwerp. Voor een specifiek materiaal kunt u bij Floveyor een verzoek indienen om het materiaal te laten testen.
Deze getallen worden gebruikt om de grootte van de trechter te berekenen, voersystemen te selecteren en capaciteitsprognoses te maken. Vervolgens wordt het systeem opgestart en niets werkt zoals verwacht.
De trechters lopen over voordat het streefgewicht is bereikt. Volumetrische doseerinstallaties leveren ongelijkmatige partijen af. Er doen zich stromingsproblemen voor die niet door de strooibaarheidstests waren voorspeld. Dit is geen slordig ontwerp — het is het gevolg van één enkele, begrijpelijke aanname: dat de bulkdichtheid tijdens het materiaaltransport constant blijft.
In werkelijkheid is bulkdichtheid een bewegend doel. De dichtheid schommelt op basis van een willekeurig aantal omstandigheden, zoals de manier waarop materiaal wordt getransporteerd, hoe lang het in een bulkcontainer zit, de omgevingsvochtigheid en zelfs het seizoen. Ontwerpen voor “statische” dichtheid veroorzaakt knelpunten en operationele hoofdpijn. Ontwerpen voor “dynamische” dichtheid zorgt voor een betrouwbare doorvoer.
Je moet met meer rekening houden dan alleen de transportband die op het materiaal past. U moet een systeem ontwerpen dat rekening houdt met de toestand van het materiaal op elk punt in uw proces, vooral bij het lossen.
Wat is de bulkdichtheid? Definities van belangrijke termen
Dichtheid: De massa van een materiaal per volume-eenheid, meestal uitgedrukt in kg/m³ of lb/ft³. Voor vaste materialen vertegenwoordigt dit de werkelijke dichtheid van de stof zelf zonder luchtruimtes.
Bulkdichtheid: De massa van een poeder of deeltjesmateriaal per volume-eenheid, inclusief de ruimten tussen de deeltjes. Dit is de dichtheid van het materiaal zoals het van nature bestaat in bulkvorm, met zowel de vaste deeltjes als de ruimtes ertussen.
Beluchte (losse) dichtheid: De laagste bulkdichtheid van een poeder, die optreedt wanneer het materiaal in zijn meest losjes verpakte toestand is met maximale luchtinsluiting tussen de deeltjes. Dit gebeurt meestal onmiddellijk na pneumatisch transport, zeven of andere processen waarbij lucht in het materiaal wordt gebracht.
Verpakte (getapte) dichtheid: De hoogste bulkdichtheid die wordt bereikt wanneer een poeder wordt samengedrukt of bezinkt door trillen, kloppen of toegepaste druk. Dit vertegenwoordigt het materiaal in zijn meest geconsolideerde staat met minimale lege ruimte tussen de deeltjes.
Werkende (dynamische) dichtheid: De praktische bulkdichtheid van een materiaal onder typische verwerkings- en opslagomstandigheden. Dit is de dichtheid die optreedt tijdens normale werkzaamheden, die valt tussen beluchte en verpakte dichtheden, en is het meest relevant voor de dimensionering van apparatuur en procesontwerp.
Waarom waarden voor de bulkdichtheid in datasheets tot systeemstoringen leiden
De meeste systeemstoringen ontstaan doordat apparatuur wordt gedimensioneerd op basis van de waarden in het MSDS (veiligheidsinformatieblad) van de leverancier, terwijl deze geen rekening houden met de werkelijke bedrijfsomstandigheden. Uw materiaal ligt niet stil in een fabriek. Het wordt getransporteerd, blootgesteld aan vocht en samengedrukt door het gewicht van het materiaal dat er bovenop ligt. Elke factor beïnvloedt de bulkdichtheid, soms zelfs ingrijpend.
Waardoor gaan poederverwerkingssystemen kapot?
Er zijn verschillende redenen waarom uw poederverwerkingssysteem voor bulkgoederen niet presteert zoals bedoeld. Enkele van de meest voorkomende problemen zijn
- Incidenten met hopperoverloop: Je maakt een trechter van 1,4 m³ groot voor 900 kg. Na pneumatisch transport, komt het materiaal belucht aan met 450 kg/m³ (28 lb/ft³). Nu heeft uw 900 kg (2.000 lbs) 2 m³ (71 ft³) nodig en de trechter kan het niet houden. Het materiaal wordt gemorst of loopt terug in de transportband.
- Inconsistente partijgewichten: Je volumetrische doseerschroef levert 45 kg (100 lbs) per minuut op basis van kalibratie met bezonken materiaal van 800 kg/m³ (50 lb/ft³). Na een uur werken belucht het materiaal stroomopwaarts tot 600 kg/m³. De schroef draait nog steeds op dezelfde snelheid, maar levert nu slechts 35 kg per minuut.
- Capaciteitstekorten: Uw systeem is ontworpen om 2.275 kg/hr (5.000 lbs/hr) te transporteren op basis van volumetrische berekeningen met statische dichtheid. Maar door het transport wordt het materiaal belucht, waardoor het volume met 30% toeneemt. De transportband kan fysiek niet zoveel volume per uur verplaatsen en u zit vast aan een werkelijke doorvoer van 1.725 kg/uur.
Uitleg over beluchting, verdichting en werkdichtheid
Om systemen te ontwerpen die betrouwbaar werken zoals ze ontworpen zijn, moet je nadenken over dichtheid en bulkdichtheid in drie verschillende toestanden:
| Dichtheidstoestand | Wat het is | vs. vaste waarde | Gevolgen voor het ontwerp |
|---|---|---|---|
| Luchtig (los) | Maximaal luchtgehalte direct na pneumatisch/aeromechanisch transport | 20–40% onder | Dimensioner de opvangbakken op basis van het (maximale) beluchte volume om overlopen te voorkomen |
| Verpakt (met tap) | Lucht die vrijkomt door bezinking, trillingen of verdichting | 15–30% hoger | Dimensionering van de afvoerapparatuur voor maximale massa, koppel en weerstand tegen brugvorming |
| In werking (dynamisch) | De werkelijke, variërende dichtheid tijdens normaal bedrijf | ±251 TP3T ten opzichte van de nominale waarde | Elk onderdeel moet over het gehele dichtheidsbereik goed functioneren |
De Hausner-ratio en de Carr-index
De relatie tussen de luchtdoorlatende dichtheid en de verdichtingsdichtheid wordt de Hausner-ratio. Deze waarde wordt berekend door de aangestampte (verdichte) dichtheid te delen door de beluchte (losse) dichtheid. Een verhouding die dicht bij 1,0 ligt, betekent dat het materiaal nauwelijks verandert tijdens het bezinken. Het poeder stroomt gemakkelijk. Een verhouding boven 1,35 betekent dat het materiaal aanzienlijk verdicht en gevoelig is voor brugvorming, holtes en een onregelmatige toevoer.
Een verwante grootheid, de Carr-index, drukt dezelfde verhouding uit in procenten: het verschil tussen de verdichte en de losse dichtheid, gedeeld door de verdichte dichtheid. Een Carr-index onder 15% duidt op een goede doorstroming. Boven 25% wordt de doorstroming slecht, en apparatuur voor de verwerking van poeder moet daar verantwoording voor afleggen.
1. Beluchte (losse) dichtheid: Maximaal volume, minimaal gewicht
Dit is materiaal onmiddellijk na pneumatisch of aëromechanisch transport. Het poeder bevat een maximaal luchtgehalte, waardoor de bulkdichtheid minimaal is en het volume maximaal.
Wat is de typische dichtheidsvermindering in beluchte materialen?
Beluchte materialen hebben de neiging 20%-40% lager te zijn dan statische waarden.
Voorbeeld: Suiker met een statische dichtheid van 800 kg/m³ (50 lb/ft³) kan na pneumatisch transport 510-560 kg/m³ (32-35 lb/ft³) wegen.
Wanneer heb je te maken met beluchte dichtheid?
Veranderingen in de dichtheid na pneumatisch transport met hoge snelheid, aeromechanisch transport of pneumatisch mengen, of nadat het materiaal vanuit de hoogte in trechters is gevallen.
Kritische ontwerpoverweging
Bulkcontainers moeten gedimensioneerd zijn voor belucht volume, niet voor statisch volume. Anders loop je systematisch over (in volume) of onder (in gewicht).
2. Verpakte (getapte) dichtheid: Minimumvolume, maximumgewicht
Kritische ontwerpoverweging
Afvoermechanismen moeten bestand zijn tegen de maximale bulkdichtheid. Uitlaten van trechters moeten brugvorming voorkomen, zelfs als het materiaal vol zit.
3. Werkende (dynamische) dichtheid: De fluctuerende werkelijkheid
Dit is de dichtheid die constant verandert wanneer materiaal door uw proces beweegt. Het is niet één enkele waarde, maar omvat een veranderlijk bereik op basis van transportmethode, tijd in opslag en omgevingscondities.
Wat is het typische variatiebereik voor materiaal met een dynamische dichtheid?
Werkdichtheid materiaal is ±25% van de nominale statische waarde.
Voorbeeld: Een materiaal met 720 kg/m³ (45 lb/ft³) statische dichtheid kan tijdens de verwerking variëren van 560-880 kg/m³ (35-55 lb/ft³).
Kritische ontwerpoverweging
Procesapparatuur moet betrouwbaar functioneren over het hele bereik van de werkdichtheid.
Hoe transport de schijnbare dichtheid beïnvloedt
De transporteur maakt deel uit van een actief proces dat de materiaaltoestand verandert.
Beluchting: De “pluisfactor”
Pneumatische transportbanden (vooral de verdunde fase) zweven de deeltjes in luchtstromen met hoge snelheid, waardoor maximale beluchting ontstaat. Het materiaal verlaat het systeem met lucht die grondig gemengd is in het poederbed.
Luchtmechanische transportbanden (AMC's) maken gebruik van hogesnelheidsvluchten die aerodynamische lift en turbulentie creëren, waardoor het materiaal vloeibaar wordt terwijl het door de buis beweegt. Het effect is minder extreem dan bij pneumatisch transport, maar nog steeds aanzienlijk.
Triltransportbanden mechanische energie introduceren die het contact tussen deeltjes verstoort, waardoor lucht in het poederbed kan infiltreren.
De gevolgen: Verminderde bulkdichtheid
Monster van de verdichte/afgetapte bulkdichtheid vóór het transport.
Monster van de beluchte/losse bulkdichtheid na het transport, waaruit een volumetoename van ongeveer 20% blijkt.
Fluïdisatie verlaagt de bulkdichtheid drastisch door de luchtruimtes tussen de deeltjes te vergroten. Het materiaal wordt lichter en pluiziger en neemt aanzienlijk meer volume in voor dezelfde massa.
Er is een risico als de ontvangsttrechters niet zijn afgestemd op het beluchte volume. Enkele van de problemen zijn
- Sensoren op hoog niveau kunnen uitschakelen voordat het doelgewicht is bereikt
- Overloop bij afvoer
- Verhongering van apparatuur stroomafwaarts omdat volle hoppers minder massa bevatten dan verwacht.
- Overdimensioneer ontvangende vaten met de beluchtingsfactor (als testen 35% expansie laten zien, dimensioneer vaten dan voor 135% statisch volume)
- Geef materiaal voldoende tijd om te bezinken voordat het wordt afgevoerd naar downstreamprocessen
- Gebruik op gewicht gebaseerd niveaumeting, niet alleen volumesensoren
- Installeer de juiste bakopeningen zodat de verplaatste lucht kan ontsnappen.
Afbraak en verdichting: De “slijpfactor”
Schroeftransporteurs creëren schuifkrachten die brokkelige materialen verpletteren.
Pneumatische systemen met hoge snelheid deeltjes met een snelheid van 15-25 m/sec in bochten slaan, waardoor materiaal breekt.
De impact: Wanneer deeltjes breken in fijne deeltjes, vullen die fijne de lege ruimtes tussen grotere deeltjes, waardoor de bulkdichtheid toeneemt.
Voorbeeld: Een kunststofharspoeder van 545 kg/m³ (34 lb/ft³) gaat door een agressieve schroeftransporteur. Door het breken van de deeltjes ontstaan 15% fijne deeltjes, waardoor de bulkdichtheid toeneemt tot 675 kg/m³ (42 lb/ft³) voor een toename van 24%.
Het verergerende probleem: Toegenomen fijne deeltjes zorgen voor cohesie, brugvorming, ratholing en verminderde afvoersnelheden. Materiaal dat vrij stroomde, wordt nu problematisch.
Ontwerpoplossingen:
- Kies voor zachte transportmethoden zoals sleeptransport met buizen, luchtmechanisch transport of pneumatisch transport in dichte fase voor brokkelige materialen.
- Test het afbraakpotentieel met proefprojecten
- Ontwerp hoppers voor gedegradeerde materiaaleigenschappen, niet voor nieuw materiaal
- Installeer stromingsbevorderende voorzieningen als een aanzienlijke verslechtering onvermijdelijk is.
Terwijl sommige transportbanden, zoals de AMC van Floveyor, het materiaal vloeibaar maken, oefenen andere mechanische krachten uit om deeltjes te breken of het poederbed te verdichten. Deze effecten verhogen de bulkdichtheid en veroorzaken stroomafwaartse stromingsproblemen.
Vocht en luchtvochtigheid
Vocht beïnvloedt de bulkdichtheid via een mechanisme dat ‘vloeistofbrugvorming’ wordt genoemd. Wanneer een poeder vocht opneemt – hetzij uit de atmosfeer, hetzij door de opslagomstandigheden – vormen zich dunne waterlaagjes tussen de deeltjes, waardoor deze naar elkaar toe worden getrokken. Dit verhoogt de cohesie, wat de manier waarop het materiaal zich samenpakt verandert en de stroming vertraagt. Het effect is niet altijd eenduidig. Een kleine hoeveelheid vocht kan de stroming soms juist verbeteren door statische lading op te heffen en oneffenheden aan het oppervlak van de deeltjes glad te strijken. Boven dat punt verslechtert de stroming naarmate het vochtgehalte toeneemt.
Hygroscopische materialen die actief vocht uit de lucht opnemen, vereisen extra aandacht (bijv. zout, poedersuiker, oploskoffie, ureumkorrels, cellulosepoeder). Voor sterk hygroscopische materialen is de veiligste aanpak een ontvochtigde ruimte met overdruk, om vocht volledig uit de buurt van het materiaal te houden, in plaats van de effecten ervan verderop in het proces te compenseren.
Hoe kiest u een transportband die past bij de dichtheid van uw materiaal?
Luchtmechanische transportbanden (AMC's) Fluïdiseren materiaal opzettelijk voor een betere doorstroming en hogere snelheden. Kies deze machine wanneer downstreamprocessen baat hebben bij belucht materiaal en u lichte tot middelzware poeders verwerkt (160-800 kg/m³ of 10-50 lb/ft³).
Sleepbanden met buizen (TDC's) verplaatsen het materiaal voorzichtig op lage snelheden zonder lucht toe te voeren of mechanische degradatie te veroorzaken. Het materiaal komt op het afvoerpunt aan in vrijwel dezelfde staat als waarin het binnenkwam.
Hoe de afmetingen van trechters en silo’s af te stemmen op veranderingen in de schijnbare dichtheid
De grootte van afvoer- of ontvangstbakken: Rekening houden met de uitzettingsfactor
De uitzettingsfactor is de verhouding tussen het beluchte volume en het bezonken volume. Als materiaal 40% uitzet tijdens transport, is de uitzettingsfactor 1,4.
Voorbeeldberekening: Suiker met een bezonken bulkdichtheid van 801 kg/m³ (50 lb/ft³) meet 561 kg/m³ (35 lb/ft³) na pneumatisch transport. Dit betekent dat 454 kg (1.000 lbs) suiker die 0,566 m³ (20 ft³) inneemt bij bezinking 0,810 m³ (28,6 ft³) direct na transport nodig heeft.
Strategie: Stel de afmetingen van de containers voor bulkmateriaal af op het maximale volume (in beluchte toestand) om overlopen te voorkomen, maar gebruik een op gewicht gebaseerde niveauregeling om ervoor te zorgen dat u tot de beoogde massa vult.
Hoeveel bezinktijd is er nodig voor poederverwerking?
Lucht ontsnapt geleidelijk en het materiaal zet zich af in de richting van de werkdichtheid. Als downstreamprocessen een consistente dichtheid vereisen (volumetrisch vullen, doseren), moet u tijd geven om te bezinken.
Typische vestigingstijden:
- Fijne poeders (< 100 μm): 15-45 minuten
- Gemiddelde poeders (100-500 μm): 5-20 minuten
- Korrelige materialen (> 500 μm): 2-10 minuten
Ontwerpstrategie: Installeer overtollige capaciteit om meerdere batches te bevatten. Terwijl de ene bezinkt, vult u de volgende. Dit ontkoppelt transportcycli van downstream procescycli.
Volumetrische versus gravimetrische dosering bij variabele dichtheid
De keuze tussen volumetrisch en gravimetrisch voeren wordt kritisch als de bulkdichtheid niet constant is.
Hoe volumetrische feeders falen bij dichtheidsvariatie
Volumetrische doseersystemen leveren een constant volume maar gaan uit van een constante dichtheid. Als de bulkdichtheid verandert, verandert de massastroom evenredig.
Het probleem: Wanneer de bulkdichtheid verandert, verandert de massastroom evenredig, ook al blijft de volumestroom constant.
Hoe gravimetrische feeders het dichtheidsprobleem oplossen
Voorbeeldscenario: Een doseerschroef gekalibreerd op 640 kg/m³ (40 lb/ft³) levert 45 kg/hr (100 lbs/hr). Het materiaal wordt belucht tot 560 kg/m³ (35 lb/ft³). Dezelfde schroefsnelheid levert nu 0,0708 m³/hr (2,5 ft³/hr) × 560 kg/m³ (35 lb/ft³) = 40 kg/hr (87,5 lbs/hr), een 12,5% ondervoeding.
Oplossing: Gravimetrische feeders meten de werkelijk geleverde massa, ongeacht de bulkdichtheid, en passen de snelheid automatisch aan om de beoogde doorstroomsnelheid te handhaven. Voor hoogwaardige materialen of kritische processen waarbij nauwkeurigheid van invloed is op de kwaliteit of veiligheid, is het de moeite waard om een investering in extra bulkmateriaalverwerkingsapparatuur te overwegen.
Hoe ontwerp je een poedersysteem voor het volledige dichtheidsbereik?
Stop met vragen als “Wat is de bulkdichtheid?” en begin met vragen als “Wat is het bereik van de bulkdichtheid?”.”
Hoe u materiaaltesten kunt gebruiken om uw materiaal in alle toestanden te karakteriseren
- Vers materiaal zoals ontvangen: Meet het materiaal direct uit de containers van de leverancier of direct na het lossen uit de bulklevering. Dit is je uitgangspunt.
- Na het overbrengen: Laat het materiaal door de voorgestelde transportband lopen onder de ontwerpomstandigheden en meet de bulkdichtheid direct bij de afvoer. Dit toont het maximale beluchtings- of verdichtingseffect.
- Na het afrekenen: Laat het getransporteerde materiaal gedurende verschillende perioden staan (15 minuten, 1 uur, 4 uur, 24 uur) en meet met tussenpozen de bulkdichtheid. Dit toont de bezinksnelheid en evenwichtsdichtheid.
- Onder druk: Meet bij hoge silo's of trechters de bulkdichtheid op verschillende diepten om te begrijpen hoe materiaal verdicht onder zijn eigen gewicht.
- Extreme milieuomstandigheden: Test het materiaal onder de hoogste en laagste vochtigheids- en temperatuuromstandigheden die u in uw fabriek verwacht. Veel materialen zijn hygroscopisch of temperatuurgevoelig.
Ontwerp elk onderdeel voor het volledige bereik
- Transportbanden: Dimensioneer voor de maximale bulkdichtheid om voldoende capaciteit (massa per uur) en voldoende mechanische sterkte voor maximale belasting te garanderen.
- Bakken voor ontvangst: Formaat voor de minimale bulkdichtheid (maximaal volume) om overlopen te voorkomen.
- Lozingsapparatuur: Ontwerp voor de maximale bulkdichtheidstoestand waarin het materiaal het zwaarst is en de meeste torsie/kracht nodig heeft om te bewegen.
- Hoppers: Ontwerp afvoerafmetingen en -hoeken voor de slechtst denkbare stroombaarheid, die meestal optreedt bij maximale bulkdichtheid met maximaal fijnstofgehalte.
- Voeders: Gebruik gravimetrische toevoer voor kritische toepassingen, of regel de stroomopwaartse omstandigheden om de variatie in bulkdichtheid te minimaliseren voor volumetrische systemen.
- Controles: Op gewicht gebaseerde niveaudetectie implementeren in plaats van alleen te vertrouwen op volumesensoren.
Beproeving van de bulkdichtheid: hoe dit uw ontwerp valideert
Theoretische berekeningen kunnen niet volledig voorspellen hoe uw specifieke materiaal zich gedraagt in uw eigen proces. Testen valideren veronderstellingen voordat ze dure mislukkingen worden. U kunt ook uw leverancier vragen om materiaaltesten uit te voeren.
Hoe meet je de bulkdichtheid?
Het bepalen van de bulkdichtheid gebeurt volgens een standaardmethode (zoals vastgelegd in ASTM D7481 en de overeenkomstige farmacopeenorm, USP ). Een bekende massa poeder wordt in een maatcilinder gegoten om het losse (beluchte) volume te meten. Vervolgens wordt de cilinder een bepaald aantal keren aangetikt, doorgaans totdat het volume niet meer verandert, om het aangestampte volume te meten. Door de massa door elk volume te delen, verkrijgt men de beluchte en aangestampte bulkdichtheid.
Het testproces van Floveyor meet de bulkdichtheidsdelta
- Basislijn bulkdichtheid, deeltjesgrootte en vloei-eigenschappen
- Analyse van bulkdichtheid en degradatie na transport
- Bezinkingssnelheden en evenwichtsdichtheid
- Specifieke aanbevelingen voor systeemontwerp.
Je zult het weten:
- Precies hoeveel te grote opvangbakken
- Of volumetrisch voeren werkt of dat je gravimetrische systemen nodig hebt
- Hoeveel bezinktijd moet je in je proces inbouwen?
- Of de gekozen transportband uw product zal aantasten
- Welke werkelijke doorvoer u kunt verwachten versus theoretische berekeningen.
De testkosten zijn onbeduidend in vergelijking met ondermaatse apparatuur, productieverlies of het moeten ondergaan van een compleet nieuw systeemontwerp.
Veelgestelde vragen (FAQ's)
De dichtheid is de massa per volume-eenheid van het vaste materiaal zelf, zonder tussenruimtes. De bulkdichtheid omvat ook de lucht tussen de deeltjes, waardoor deze altijd lager is dan de werkelijke dichtheid en afhankelijk is van hoe los of compact het poeder is samengepakt. De werkelijke dichtheid van een materiaal blijft constant. De bulkdichtheid daarentegen niet.
Door het transport wordt een poeder belucht doordat er lucht in de tussenruimtes tussen de deeltjes wordt gemengd, waardoor de dichtheid ervan afneemt. Zodra het transport stopt, zorgen zwaartekracht, trillingen en de tijd ervoor dat de lucht weer uit het materiaal verdwijnt. Het materiaal zakt in en verdicht zich, waardoor de dichtheid toeneemt.
Luchtvochtigheid voegt nog een variabele toe. Vocht versterkt de samenhang tussen de deeltjes, waardoor de manier waarop ze zich samenpakken en de snelheid waarmee ze bezinken, veranderen. De opslagtijd versterkt dit alles nog eens, aangezien een poeder dat in een big bag of IBC dat al een tijdje ligt, gedraagt zich anders dan hetzelfde poeder dat net van de transportband komt.
De luchtdoorlatende dichtheid is de laagste waarde, gemeten direct na het transport terwijl er nog lucht in het materiaal zit. De verdichte dichtheid is de hoogste waarde, gemeten nadat het poeder is bezonken of onder zijn eigen gewicht of door externe trillingen is verdicht. De werkdichtheid ligt tussen deze twee in. Dit is de praktijkwaarde die fluctueert naarmate het materiaal door een proces wordt verwerkt. Dit is de waarde waarmee uw apparatuur moet kunnen omgaan.
Belucht materiaal heeft doorgaans een dichtheid die 20 tot 40% lager ligt dan de statische dichtheid die in het gegevensblad wordt vermeld. Na bezinking of verdichting kan dezelfde materiaalsoort een dichtheid vertonen die 15 tot 30% hoger ligt. In de praktijk schommelt de werkdichtheid ongeveer ±25% rond de waarde in het gegevensblad, wat verklaart waarom het dimensioneren van apparatuur op basis van één enkele statische waarde vaak leidt tot ondermaatse prestaties.
Bepaal de afmetingen van de opvangbakken op basis van de beluchte toestand, aangezien het materiaal in deze toestand het meeste volume inneemt. Bepaal de afmetingen van de afvoerapparatuur op basis van de verdichte toestand, aangezien het materiaal in deze toestand het zwaarst is per volume-eenheid. Gebruik niveauregeling op basis van het gewicht in plaats van op volume gebaseerde sensoren, zodat het systeem reageert op de werkelijke massa in plaats van op een vulniveau dat met de dichtheid mee verandert.
Volumetrische doseerapparaten leveren per cyclus een constant volume af, dus wanneer de dichtheid verandert, verandert ook de afgegeven massa mee. Hierdoor zijn ze niet geschikt voor toepassingen waarbij nauwkeurigheid van belang is. Gravimetrische dosering het meet en regelt het werkelijke gewicht, zodat het betrouwbaar blijft, ongeacht of het materiaal luchtig is of bezonken. Voor kritieke processen of hoogwaardige materialen is gravimetrische dosering de veiligere keuze.
De bezinktijd hangt af van de deeltjesgrootte. Fijne poeders kleiner dan 100 micron hebben de meeste tijd nodig, doorgaans 15-45 minuten. Middelgrote poeders bezinken binnen 5 tot 20 minuten. Korrelige materialen groter dan 500 micron bezinken het snelst, meestal binnen 2 tot 10 minuten. Deze cijfers zijn van belang voor alle processen verderop in de keten die afhankelijk zijn van een stabiele, bezonken dichtheid, zoals het wegen van batches of het verpakken.
Bij een deugdelijke test wordt de dichtheid op vier momenten gemeten: bij de uitlevering (in de geleverde toestand), direct na het transport, na bezinking en onder druk. Het testproces van Floveyor brengt het verschil tussen deze waarden voor een specifiek materiaal in kaart en gebruikt die gegevens vervolgens om aanbevelingen te doen voor de benodigde opslagcapaciteit, het type toevoerinrichting en de bezinkingstijd die moet worden aangehouden voordat de volgende processtap kan plaatsvinden.
Laten we aan de slag gaan. Klaar om te engineeren voor de realiteit?
Ontwerp uw volgende poedertransportsysteem niet op basis van waarden uit datasheets die niet aansluiten bij uw praktijk. De poedertransportsspecialisten van Floveyor putten uit tientallen jaren ervaring met materiaaltesten in de voedingsmiddelen-, chemische, mijnbouw- en landbouwsector.
Neem contact met ons op om de materiaaltests voor uw bedrijf te bespreken.
English
Chinese
Dutch
Finnish
French
German
Hindi
Japanese
Korean
Malay
Polish
Spanish
Thai
Vietnamese