Pulver und Schüttgüter: Fließeigenschaften und Handhabung
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Berlin [u.a.]
Springer
2006
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Schriftenreihe: | Verfahrenstechnik
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PULVER UND
SCHUETTGUETER
FLIESSEIGENSCHAFTEN UND HANDHABUNG
MIT 350 ABBILDUNGEN
SPRINGER
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS XI
1. EINFUEHRUNG 1
1.1 HAEUFIG AUFTRETENDE PROBLEME MIT SCHUETTGUETERN 1
1.2 MEILENSTEINE DER SCHUETTGUTTECHNIK 4
2 GRUNDLAGEN 9
2.1 PARTIKEL ODER KONTINUUM? 9
2.2 KRAEFTE UND SPANNUNGEN 10
2.3 SPANNUNGSVERHAELTNISSE IN SCHUETTGUETERN 12
2.3.1 EINFUEHRUNG DES MOHRSCHEN SPANNUNGSKREISES 13
2.3.2 BERECHNUNGEN ZUM MOHRSCHEN SPANNUNGSKREIS 16
2.4 SCHUETTGUTDICHTE 20
2.5 ELASTISCHE UND PLASTISCHE VERFORMUNG 22
2.6 HAFTKRAEFTE 24
2.7 EINFLUSS DER PARTIKELGROESSE AUF DAS VERHALTEN DES SCHUETTGUTES 32
3 FLIESSEIGENSCHAFTEN VON SCHUETTGUETERN 35
3.1 EINACHSIGER DRUCKVERSUCH ALS MODELL 35
3.1.1 VERFESTIGUNG VON SCHUETTGUETERN 35
3.1.2 ZEITVERFESTIGUNG 38
3.1.3 DARSTELLUNG MIT SPANNUNGSKREISEN 39
3.1.4 KENNZAHLEN ZUR CHARAKTERISIERUNG DER FLIESSFAEHIGKEIT 42
3.2 PRINZIP DER MESSUNG MIT SCHERGERAETEN 47
3.2.1 MESSPROZEDUR 48
3.2.3 FLIESSORT UND FLIESSEIGENSCHAFTEN 56
3.2.4 ZEITVERFESTIGUNG (CAKING) 67
3.3 WANDREIBUNG 71
3.3.1 MESSPROZEDUR FUER WANDFLIESSORTE 72
3.3.2 WANDFLIESSORT UND WANDREIBUNGSWINKEL 73
3.3.3 ZEITWANDFLIESSORT, STATISCHE WANDREIBUNG 75
XII INHALTSVERZEICHNIS
4 PRAKTISCHES MESSEN VON FLIESSEIGENSCHAFTEN 79
4.1 MESSUNGEN MIT SCHERGERAETEN 79
4.1.1 MESSUNG VON FLIESSORTEN MIT DEM JENIKE-SCHERGERAET 80
4.1.2 MESSUNG VON FLIESSORTEN MIT DEM RINGSCHERGERAET 88
4.1.3 MESSUNG DER ZEITVERFESTIGUNG 92
4.1.4 MESSUNG DER KINEMATISCHEN WANDREIBUNG 94
4.1.5 MESSUNG DER STATISCHEN WANDREIBUNG 97
4.1.6 ABRIEBMESSUNG 98
4.1.6 MESSUNG DER VERDICHTBARKEIT 101
4.2 FESTLEGEN DER SPANNUNGEN 103
4.2.1 FLIESSORTE (FLIESSFAEHIGKEIT) 103
4.2.2 ZEITFLIESSORTE (FLIESSFAEHIGKEIT BEI ZEITVERFESTIGUNG) 112
4.2.3 WANDFLIESSORTE (WANDREIBUNG) 113
4.3 ANWENDUNGSBEZOGENE MESSUNG VON FLIESSEIGENSCHAFTEN 114
4.3.1 VERGLEICHSMESSUNGEN 114
4.3.2 VERFAHRENSTECHNISCHE SILOAUSLEGUNG 115
5 ANMERKUNGEN ZUM REALEN VERHALTEN VON SCHUETTGUETERN 117
5.1 ANISOTROPIE UND EINFLUSS DER VERFORMUNG 117
5.1.1 SPANNUNGEN 119
5.1.2 SCHUETTGUTDICHTE 129
5.1.3 DRUCKFESTIGKEIT (SCHUETTGUTFESTIGKEIT) 130
5.2 SCHERVERFORMUNG, SCHERZONEN, LOKALISATION 133
5.2.1 IDEALISIERUNG: EINFACHES SCHEREN UND REINES SCHEREN 133
5.2.2 SCHERZONEN UND SCHERBAENDER 136
5.2.3 DILATANZ 144
5.2.4 STATIONAERES FLIESSEN UND DILATANZ BEIM MESSEN VON
FLIESSEIGENSCHAFTEN 148
5.3 FLIESSORTE 151
5.3.1 ANSCHERPUNKT, ABSCHERPUNKTE UND SPANNUNGSKREISE 152
5.3.2 ZUGFESTIGKEIT UND KOHAESION 155
5.3.3 VERHALTEN BEI SEHR KLEINEN SPANNUNGEN 160
5.4 EINFLUSS DER GESCHWINDIGKEIT 164
6 UEBERBLICK UEBER MESSVERFAHREN UND MESSGERAETE 167
6.1 EINFLUESSE AUF DAS MESSERGEBNIS 167
6.1.1 PROZEDUR UND HAUPTSPANNUNGEN 167
6.1.2 SPANNUNGEN IN DER MESSEBENE 171
6.2 ANFORDERUNGEN AN MESSGERAETE FUER FLIESSEIGENSCHAFTEN 172
6.3 MESSVERFAHREN (UEBERSICHT) 173
6.3.1 TRICHTER 175
6.3.2 BOESCHUNGSWINKEL 176
INHALTSVERZEICHNIS XIII
6.3.3 LAWINENBILDUNG (AVALANCHING) 178
6.3.4 IMSE-TEST 179
6.3.5 FLIESSFAEHIGKEITSINDEX NACH CARR 180
6.3.6 RUEHRER 181
6.3.7 VERDICHTBARKEITSMESSUNG 182
6.3.8 COHESION TESTER, FLOWABILITY TEST 183
6.3.9 PENETRATION TEST 185
6.3.10 EINACHSIGER DRUCKVERSUCH 185
6.3.11 MONOAXIAL SHEAR TEST 186
6.3.12 POWDER BED TESTER MIT ZUGFESTIGKEITSMESSUNG 187
6.3.13 EINACHSIGE ZUGFESTIGKEITSMESSUNG 188
6.3.14 ZUGFESTIGKEITSMESSUNG MIT GASSTROEMUNG 189
6.3.15 JOHANSON HANG-UP INDICIZER*, AEHNLICHE MESSPRINZIPIEN.. 190
6.3.16 QUALITY CONTROL TESTER 192
6.3.17 ZWEIACHSIGER DRUCKVERSUCH (BIAXIAL COMPRESSION TEST).... 193
6.3.18 JENIKE-SCHERGERAET 194
6.3.19 TORSIONSSCHERGERAETE 195
6.3.20 RINGSCHERGERAETE 196
6.4 BEMERKUNGEN ZU AUSSAGEKRAFT UND GENAUIGKEIT 197
6.5 MESSUNG VON HAFTKRAEFTEN 200
6.6 ZUSAMMENFASSUNG 202
7 SPEZIELLE EIGENSCHAFTEN UND EINFLUESSE AUF DAS FLIESSVERHALTEN 203
7.1 EFFEKTE BEIM FLIESSEN VON SCHUETTGUETERN 203
7.1.1 SLIP-STICK-EFFEKT DURCH ZEIT- UND
GESCHWINDIGKEITSABHAENGIGKEIT 203
7.1.2 WEGABHAENGIGKEIT DER WANDREIBUNG 213
7.2 EINFLUESSE AUF DAS FLIESSVERHALTEN 215
7.2.1 PARTIKELGROESSENVERTEILUNG 215
. 7.2.2 FLIESSHILFSMITTEL 215
7.2.3 FLUESSIGKEIT, FEUCHTIGKEIT 220
7.2.4 GASSTROEMUNG 223
7.2.5 PARTIKELFORM 227
8 BEISPIELE GEMESSENER FLIESSEIGENSCHAFTEN 237
8.1 FLIESSHILFSMITTEL 237
8.2 FEUCHTIGKEIT 239
8.3 TEMPERATUR 241
8.4 ZEITVERFESTIGUNG 242
8.5 FEINHEIT 244
8.6 ABRIEB 246
8.7 SCHUETTGUTDICHTE 247
XIV INHALTSVERZEICHNIS
8.8 SPANNUNGSABHAENGIGKEIT DES WANDREIBUNGSWINKELS . . 249
8.9 WANDREIBUNGSWINKEL IN ABHAENGIGKEIT VOM WANDMATERIAL 251
9 SPANNUNGEN IM SCHUETTGUT 255
9.1 SPANNUNGSVERHAELTNISSE BEI DER LAGERUNG IN SILOS 255
9.1.1 HORIZONTALLASTVERHAELTNIS 255
9.1.2 SPANNUNGSVERLAEUFE 258
9.2 BERECHNUNGSVERFAHREN (UEBERSICHT) 263
9.2.1 BERECHNUNG DER SPANNUNGEN IM SILOSCHAFT 265
9.2.2 WEITERE ANWENDUNGEN DER JANSSEN-GLEICHUNG 268
9.2.3 SCHUETTGUTEIGENSCHAFTEN ZUR SPANNUNGSBERECHNUNG 272
9.2.4 ABSCHAETZUNG DER SPANNUNGEN AN DER AUSLAUFOEFFNUNG 275
9.2.5 SPANNUNGSBERECHNUNG FUER DAS GESAMTSYSTEM 276
9.3 BELASTUNG VON AUSTRAGGERAETEN 277
9.3.1 VERTIKALSPANNUNG AN DER AUSLAUFOEFFNUNG 278
9.3.2 ABSCHAETZEN VON ABZUGSKRAEFTEN 280
9.4 EINFLUESSE AUF DIE SPANNUNGSVERTEILUNG 284
9.4.1 LOKALE QUERSCHNITTSAENDERUNGEN 284
9.4.2 EXZENTRISCHES ENTLEEREN 291
10 VERFAHRENSTECHNISCHE SILOAUSLEGUNG 295
10.1 FLIESSPROFILE: MASSENFLUSS UND KERNFLUSS 295
10.2 PROBLEME BEIM LAGERN VON SCHUETTGUETERN IN SILOS 297
10.3 DAS AUSLEGUNGSVERFAHREN VON JENIKE 299
10.3.1 AUSLEGUNG VON MASSENFLUSSSILOS 299
10.3.2 AUSLEGUNG VON KERNFLUSSSILOS 310
10.4 ANWENDUNGEN DER ERGEBNISSE DER SILOAUSLEGUNG 314
10.5 DIAGRAMME ZUR SILOAUSLEGUNG 316
11 SILOGESTALTUNG 321
11.1 EINFLUSS DER FLIESSEIGENSCHAFTEN AUF DIE SILOGESTALTUNG 321
11.2 TRICHTERGESTALTUNG 322
11.2.1 TRICHTERFORMEN 322
11.2.2 UEBERGAENGE UND WANDGESTALTUNG 325
11.2.3 MEHRERE AUSLAUFOEFFNUNGEN 328
11.2.4 SONDERFAELLE: UNTERSCHIEDLICHE WANDNEIGUNGSWINKEL 328
11.3 EINBAUTEN 330
11.3.1 VERDRAENGENDE EINBAUTEN 331
11.3.2 TRICHTERFOERMIGE EINBAUTEN 334
11.3.3 ROHRFOERMIGE EINBAUTEN 335
INHALTSVERZEICHNIS XV
12 SCHUETTGUTAUSTRAG 341
12.1 FREIER AUSLAUF UND MAXIMALER MASSENSTROM 341
12.1.1 ABSCHAETZUNG DES AUSLAUFMASSENSTROMS GROBKOERNIGER
SCHUETTGUETER 343
12.1.2 AUSLAUFMASSENSTROM FEINKOERNIGER SCHUETTGUETER 344
12.2 AUSTRAGHILFEN 349
12.2.1 PNEUMATISCHE AUSTRAGHILFEN 349
12.2.2 MECHANISCHE AUSTRAGHILFEN 352
12.2.3 EINSATZ VON AUSTRAGHILFEN 354
12.3 AUSTRAGGERAETE 355
12.3.1 REGELN ZUR GESTALTUNG HINSICHTLICH MASSENFLUSS 355
12.3.2 UEBERSICHT 359
12.4 EINSATZ VON AUSTRAGHILFEN UND AUSTRAGGERAETEN 379
13 ENTMISCHUNG 383
13.1 ENTMISCHUNGSMECHANISMEN 383
13.1.1 SIEBEFFEKT UND ANDERE ENTMISCHUNGSMECHANISMEN AUF
BOESCHUNGEN 384
13.1.2 PERKOLATION BEI VERFORMUNG DES SCHUETTGUTES 3 86
13.1.3 FLUGBAHN UND GASSTROEMUNG 388
13.2 REDUZIEREN DER ENTMISCHUNG BEIM LAGERN VON SCHUETTGUETERN... 392
13.2.1 VERAENDERUNG DES SCHUETTGUTES 393
13.2.2 OPTIMIEREN VON EINFUELLPROZESSEN 394
13.2.3 ZUSAMMENFUEHREN DES ENTMISCHTEN SCHUETTGUTES 398
13.3 PROBENAHME 405
13.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN 406
14 ERSCHUETTERUNGEN UND SCHWINGUNGEN IN SILOS 407
14.1 PHAENOMEN 407
14.2 ERSCHUETTERUNGEN ALS ERGEBNIS SCHLAGARTIG BEWEGTER
SCHUETTGUTMASSEN 408
14.3 SCHLAGARTIGES UND PULSIERENDES FLIESSEN DURCH SLIP-STICK 411
14.4 SCHERZONEN IM SILO 411
14.5 ERSCHUETTERUNGEN DURCH SLIP-STICK-REIBUNG 415
14.5.1 SCHERZONEN IM FLIESSENDEN SCHUETTGUT 415
14.5.2 VERAENDERLICHE TOTE ZONEN (KERNFLUSS) 421
14.5.3 FLIESSEN AN DER SILOWAND 425
14.5.4 KOMBINATIONEN VERSCHIEDENER MECHANISMEN 431
14.6 ERSCHUETTERUNGEN DURCH ANDERE URSACHEN 431
14.6.1 GROSSE MASSENSTROEME BEI KLEINEN AUSLAUFOEFFNUNGEN 431
14.6.2 ZYKLISCHE ANREGUNG DURCH DAS AUSTRAGGERAET 432
14.6.3 ZUSAMMENBRECHENDE BRUECKEN UND SCHAECHTE 432
XVI INHALTSVERZEICHNIS
14.7 MASSNAHMEN ZUR REDUZIERUNG VON SILOBEBEN UND SILOHUPEN....433
14.7.1 VERRINGERUNG DER BESCHLEUNIGTEN MASSE 434
14.7.2 REGELMAESSIGES AUSLOESEN VON KLEINEN ERSCHUETTERUNGEN 436
14.7.3 ERHOEHUNG DER WANDRAUHIGKEIT IM SILOSCHAFT 437
14.7.4 VERGLEICHMAESSIGUNG DES FLIESSPROFILS 438
14.7.5 UMWANDELN VON KERNFLUSS IN MASSENFLUSS 439
15 BEISPIELAUFGABEN MIT LOESUNGEN 441
15.1 ALLGEMEINE HINWEISE ZU DEN AUFGABEN 441
15.2 AUFGABEN UND LOESUNGEN 441
AUFGABE 1: SPANNUNGEN IM SILOSCHAFT 441
AUFGABE 2: MAXIMALE SPANNUNG IM MASSENFLUSSSILO (ABRIEB) 443
AUFGABE 3: ENTLEERUNGSROHR 444
AUFGABE 4: ABZUGSKRAFT 446
AUFGABE 5: PRESSE 447
AUFGABE 6: SPANNUNGEN BEI KOMBINATION VON BEHAELTERN 449
AUFGABE 7: SPANNUNGEN IN BIGBAGS UND GESTAPELTEN SAECKEN 451
AUFGABE 8: AUSLAUFMASSENSTROM 452
AUFGABE 9: AUSWAHL EINES WANDMATERIALS FUER MASSENFLUSS 453
AUFGABE 10: AUSLEGUNG EINES MASSENFLUSSSILOS 454
AUFGABE 11: AUSLEGUNG EINES KERNFLUSSSILOS 458
AUFGABE 12: AUSLEGUNG EINES SILOS BEI ZEITVERFESTIGUNG 461
SYMBOLVERZEICHNIS 467
LITERATURVERZEICHNIS 471
SACHVERZEICHNIS 501
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