NL
UK
 Leveranciers-login
Home
BLIJF OP DE HOOGTE
Ontvang onze nieuwsbrief en digitale magazine
Uw adres wordt nooit aan derden doorgegeven.
Lees onze privacyverklaring.

       

ARTIKEL
Deel dit artikel
Met en zonder hulpmiddelen Uitstroomhoeveelheden uit silos blijven moeilijk voorspelbaar
Download dit artikel als pdf
Is uw adres bekend, dan wordt de pdf meteen geopend, anders krijgt u een link toegestuurd.
Ook ontvangt u onze volgende nieuwsbrief.

Met en zonder hulpmiddelen

Uitstroomhoeveelheden uit silos blijven moeilijk voorspelbaar

Bij het bepalen van de benodigde afmeting van de uitstroomopening van een silo is naast de minimumafmeting om brugvorming te voorkomen, ook de gewenste uitloopstroom (meestal aangeduid met massadebiet) een belangrijk gegeven. In tegenstelling tot vloeistofstroming is dit debiet bij stortgoederen niet eenvoudig te voorspellen, daar in dit geval vele factoren een rol kunnen spelen. Hoewel in vele praktische toepassingen de regeling van de massastroom zal plaatsvinden door geschikte uittrekmechanismen als sluizen of schroeven, zal de silo zelf toch tenminste de maximaal gevraagde hoeveelheid moeten kunnen leveren via de uitstroomopening.
Bij het bepalen van de benodigde afmeting van de uitstroomopening van een silo is naast de minimumafmeting om brugvorming te voorkomen ook de gewenste uitloopstroom meestal aangeduid met massadebiet een belangrijk gegeven In tegenstelling tot vloeistofstroming is dit debiet bij stortgoederen niet eenvoudig te voorspellen daar in dit geval vele factoren een rol kunnen spelen Hoewel in vele praktische toepassingen de regeling van de massastroom zal plaatsvinden door geschikte uittrekmechanismen als sluizen of schroeven zal de silo zelf toch tenminste de maximaal gevraagde hoeveelheid moeten kunnen leveren via de uitstroomopening Uitstroom Uitstroomhoeveelheden uit silos blijven moeilijk voorspelbaar Met en zonder hulpmiddelen Bij het bepalen van de benodigde afmeting van de uitstroomopening van een silo is naast de minimumafmeting om brugvorming te voorkomen ook de gewenste uitloopstroom meestal aangeduid met massadebiet een belangrijk gegeven In tegenstelling tot vloeistofstroming is dit debiet bij stortgoederen niet eenvoudig te voorspellen daar in dit geval vele factoren een rol kunnen spelen Hoewel in vele praktische toepassingen de regeling van de massastroom zal plaatsvinden door geschikte uittrekmechanismen als sluizen of schroeven zal de silo zelf toch tenminste de maximaal gevraagde hoeveelheid moeten kunnen leveren via de uitstroomopening Ir Gerard Haaker en Ir Piet van der Kooi Al sinds het midden van de 19e eeuw is meestal empirisch onderzoek gedaan naar deze uitstroomhoeveelheden Tot op heden is geen eenduidige theorie of benadering bekend waarmee voor alle typen stortgoed en uitloopconstructies het debiet nauwkeurig kan worden voorspeld Wel zijn voor diverse klassen van stortgoed empirische of theoretische benaderingen afgeleid waarmee binnen de geldigheidsgebieden het debiet kan worden berekend Een aardig voorbeeld van het uitstromen van deeltjes wordt gegeven in de bekende zandloper zoals te zien in figuur 1 De schijnbaar rustige en mooie materiaalstroom blijkt bij nadere beschouwing eigenlijk helemaal niet zo netjes De deeltjes botsen en rollen over elkaar bij de uitstroomopening soms stokt de zaak zelfs even en treden er grote snelheidsverschillen tussen de deeltjes op Toch levert dit geheel een zeer betrouwbare en reproduceerbare tijdmeting op die zich al zeer lang heeft bewezen Ondanks dat is ook hier de uitstroomtijd cq het debiet niet Figuur 1 De aloude zandloper betrouwbaar doch niet voorspelbaar Solids Processing Nr 6 december 2007 50 51 Solids Processing Nr 6 december 2007 toegepast op niet cohesief materiaal dan vervalt de ffFFa term en krijgt de vergelijking nagenoeg dezelfde vorm als de Beverloovergelijking Opvoering van het debiet door luchtinjectie Bij fijnkorrelige materialen bestaat nog de mogelijkheid om via injectie van lucht de drukgradient in de conus te verlagen en zo het debiet op te voeren Dit is een methode die werkt maar het resultaat is kwantitatief moeilijk te voorspellen Wel zijn op basis van modelproeven door Williams een aantal richtlijnen opgesteld Zo werd als beste positie voor het inbrengen van lucht een hoogte boven de opening van h4d vastgesteld Verder heeft de in te brengen hoeveelheid lucht een bovengrens waarboven de stroming zeer onregelmatig wordt Als beste resultaat werd een toename met een factor 3 bereikt Hierbij moet nog worden opgemerkt dat het inblazen van lucht het risico op zogenaamd schieten van het materiaal kan verhogen Hierbij raakt het materiaal onder in de conus ten dele gefluidiseerd Dit kan in sommige gevallen leiden tot een niet meer te beheersen stroming waarbij plotseling een fors deel van de siloinhoud op de werkvloer komt te liggen Zelfs een feeder met veel wrijving zoals een uitdraagschroef houdt het materiaal dan niet meer tegen Het inblazen van lucht dient dan ook met de nodige voorzichtigheid te gebeurenn Thorpe en Nedderman is te zien in figuur 3 Hier is het debiet als percentage van de Beverloovoorspelling gegeven als functie van de dimensieloze deeltjesdiameter De getrokken lijnen geven de grenzen waartussen de meeste materialen zullen liggen de meetpunten geven de resultaten weer van metingen aan drie industriele silos Twee hiervan laten inderdaad een veel lager debiet zien dan bij grovere materialen zou optreden Het derde is hoger dan de Beverloovoorspelling hetgeen wordt veroorzaakt door een valpijp onder de silo Door zon pijp wordt de tegenstroom van lucht belemmerd en het materiaal als ware uit de silo gezogen Debiet bij cohesief materiaal Bij cohesief materiaal wordt de uitstroomopening tenminste zo groot gekozen dat geen stabiele brugvorming kan optreden en wordt minder naar het debiet gekeken Toch kan het ook hier nodig zijn om te weten wat de silo kan leveren Johanson zette een benaderingsmethode op die nauw aansluit bij de ontwerpmethode van massastroomsilos voor cohesief materiaal gebaseerd op silogeometrie en gemeten materiaaleigenschappen Hierbij gaat hij uit van continu bezwijkende bruggen in dynamisch evenwicht De drijvende kracht voor de stroming is het verschil tussen het eigen gewicht van de brug en de wandreactie die weer samenhangt met de eigen sterkte van het stortgoed Uit zijn beschouwing kan een benadering voor het debiet worden afgeleid zoals weergegeven in figuur 2 vgl6 De hierin benodigde waarden van de flowfactor ff en de flowfunctie FFa ter plaatse van de uitstroomopening zijn al bekend vanuit het ontwerpproces De methode is volgens de auteur ook bruikbaar voor kernstroomsilos waar dan gebruik moet worden gemaakt van een conushoek 945 die in het stortgoed zelf wordt gevormd Deze hoek is niet erg nauwkeurig vast te stellen Indien de methode van Johanson wordt vergelijking 4 en Lehmann vergelijking 5 Uit deze benaderingen blijkt dat het debiet kleiner is bij stompere conussen Boven een waarde 945 400 treedt geen verdere afname op De reden hiervan is kennelijk dat we dan geen massastroming meer hebben zodat de effectieve conushoek in het materiaal zelf wordt gevormd Vergroting van de trechterhoek heeft daar geen invloed meer op Door Lehmann wordt ook de vorm van de deeltjes in rekening gebracht via de term f 1 Z Hierin is Z de zogenaamde vormfactor die gelijk is aan het echte volume van een deeltje gedeeld door het volume van de kleinst omschreven bol om het deeltje Tot aan Z03 blijkt deze term nauwelijks invloed te hebben hoewel voor deze waarde van Z de deeltjes al vrij sterk van de bolvorm afwijken Vergelijking van genoemde formules voor een conushoek 945 van 10 40 0 geeft een maximale afwijking tov het gemiddelde van 37 procent tot 33 procent De benadering volgens Beverloo komt redelijk gemiddeld uit met afwijkingen van 28 procent tot nul procent We kunnen hieruit vaststellen dat met de simpele benadering volgens Beverloo voor de meeste niet te fijne materialen een redelijke voorspelling van het uitstroomdebiet kan worden gegeven Uitstroming bij fijne vrijstromende materialen Bij fijnkorrelige maar nog wel vrijstromende materialen diameter dp kleiner dan ca 04mm blijkt een aanzienlijk kleiner debiet uit te stromen dan voorspeld met Beverloo De oorzaak hiervan is de weerstand van tegenstromende lucht die belangrijker wordt naarmate de deeltjes kleiner zijn Tijdens het naar beneden stromen in de conus neemt de druk op het materiaal af waardoor expansie optreedt en de ruimte tussen de deeltjes toeneemt Hierdoor daalt de luchtdruk tussen de deeltjes waardoor lucht zal toestromen via de uitstroomopening dus tegen de korrelstroom in Deze tegenstroom is afhankelijk van de drukgradient van de lucht in de conus maar deze gradient is weer afhankelijk van de materiaaldruk in de conus de compressibiliteit en permeabiliteit van het stortgoed en is moeilijk te berekenen Een indruk van de afname van het debiet berekend en gemeten door en de wandwrijvingshoek 966 w de vorm van de deeltjes porositeit etc Nader onderzoek naar de invloed van deze parameters heeft aangetoond dat een aantal hiervan nauwelijks een rol speelt zoals de vulhoogte H zolang HD Een grotere invloed werd gevonden voor de conushoek 945 en de vorm van de deeltjes wanneer ze sterk van de bolvorm afwijken Een simpele benadering die vaak wordt gebruikt om het debiet bij niet te fijne materialen te voorspellen is de empirische formule van Beverloo zie figuur 2 vergelijking 2 Beverloo vond in zijn metingen waarden voor de constante k van 13 29 en voor de meeste bolvormige materialen k16 Uit de formule blijkt dat grotere uitstroomopeningen de waarde van k nauwelijks beinvloeden Opvallend is dat in deze benadering geen rekening wordt gehouden met de mogelijke invloed van de conushoek945 Dit is wel gedaan in de benadering volgens Rose en Tanaka fig 2 vergelijking 3 Brown eenvoudig te voorspellen en is eenmalige ijking noodzakelijk Uitstroomdebiet voor grofkorrelig vrijstromend materiaal Naar het uitstromen van niet al te fijn vrijstromend materiaal deeltjesdiameter dp groter dan 04mm is in het verleden veel onderzoek gedaan en is een aantal meestal op metingen berustende vergelijkingen in de literatuur te vinden Deze vergelijkingen stemmen qua opbouw wel overeen en kunnen worden weergegeven zoals vergelijking 1 van figuur 2 De constanten c en k zijn bij de verschillende onderzoekers nogal afwijkend en eigenlijk alleen toepasbaar voor de materialen waarmee is gemeten of die daarmee vergelijkbaar zijn De afwijkingen worden veroorzaakt doordat verschillende parameters een rol kunnen spelen bij de uitstroming Hierbij kan worden gedacht aan de invloed van oa de vulhoogte H in de silo de halve conushoek 945 de inwendige wrijvingshoek 966 i H D M cdkdp 25 Rb g 12 M massadebiet kgs c en k constantes dp deeltjesdiameter m d uitdtroom diameter m Rb stortdichtheid kgm 3 met met met met 1 M 058d kdp 25 Rb g 12 M P4dkdp 25 g 12 1sinA 2cos 3 A 12 M P8d 25 1ffFF a tgA 12 ff flowfactor FF flowfunktie bij de opening 2 M 2tgA 035 A halve conushoek 45 o 3 4 M 067 Rb g 12 d 25 f ctgAf 1 Z f ctgA 1 095 tg 40 A f ctgA 1 voor 30 8804 A 40 voor 8805 A 40 5 6 d A Figuur 2 Diverse benaderingsformules voor het uitstroomdebiet Figuur 3 Een voorbeeld van het kleinere debiet bij fijnkorrelig materiaal gemeten waarden M dp 1 05 05 1 Beverloo
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverteren