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
Testmethoden Over het meten van stortgoedeigenschappen II
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.

Testmethoden

Over het meten van stortgoedeigenschappen II

In het eerste deel van dit tweeluik (Solids Processing 2008, nr. 5) over het meten van stortgoedeigenschappen is een aantal meetmethoden behandeld waarmee een volledig beeld van het stromingsgedrag van een stortgoed kon worden verkregen. Dit totaalbeeld is nodig om betrouwbare opslagsystemen te kunnen ontwerpen. In dit deel zullen we ingaan op een aantal wat eenvoudigere, en meestal snellere testmethoden.
In het eerste deel van dit tweeluik Solids Processing 2008 nr 5 over het meten van stortgoedeigenschappen is een aantal meetmethoden behandeld waarmee een volledig beeld van het stromingsgedrag van een stortgoed kon worden verkregen Dit totaalbeeld is nodig om betrouwbare opslagsystemen te kunnen ontwerpen In dit deel zullen we ingaan op een aantal wat eenvoudigere en meestal snellere testmethoden Opslag Over het meten van stortgoedeigenschappen II Meten is weten maar weet wat je meet In het eerste deel van dit tweeluik Solids Processing nr 5 2008 over het meten van stortgoedeigenschappen is een aantal meetmethoden behandeld waarmee een volledig beeld van het stromingsgedrag van een stortgoed kon worden verkregen Dit totaalbeeld is nodig om betrouwbare opslagsystemen te kunnen ontwerpen In dit deel zullen we ingaan op een aantal wat eenvoudigere en meestal snellere testmethoden Ir Gerard Haaker en Ir Piet van der Kooi Met de hierna te behandelen testmethoden is het mogelijk om het gedrag van een aantal producten onderling te vergelijken Maar ze zijn ook bruikbaar om na te gaan of het stromingsgedrag van een product zal veranderen door een wijziging in de productiemethode samenstelling temperatuur of vochtgehalte Tevens zal een aantal testmethoden worden behandeld waarmee een of meer specifieke grootheden als bijvoorbeeld dichtheid kunnen worden gemeten De uniaxiaaltesters In het eerste deel is al gebleken dat de zogenaamde ongesteunde druksterkte 963 p een belangrijke grootheid is die een cruciale rol speelt bij mogelijke stromingsproblemen als stabiele bruggen en kanalen Figuur 1 Principe van de Porsgrun uniaxiaaltester met links de versteviging onder spanning 963 1 en rechts de vrije kolom test met de ongesteunde druksterkte 963 p Solids Processing Nr 6 december 2008 56 57 Solids Processing Nr 6 december 2008 Aan de hierboven gemeten eigenschappen worden volgens een vaste methode vermenigvuldigingsfactoren toegekend waarmee dan indexcijfers ontstaan die een maat moeten zijn voor de flowability en floodability van het materiaal De gevonden indexcijfers hebben op zich niet direct een fysische betekenis maar op deze wijze kan wel een relatieve ranking van diverse producten worden opgesteld die samen met reeds opgedane praktische ervaring inzicht geeft in het stromingsgedrag of ander gedrag voor een speciale toepassing Een nadeel is dat de resultaten wat afhankelijk zijn van de ervaring van het meetpersoneel en de gebruikte apparatuur Een aantal van de gemeten eigenschappen is uiteraard ook op zichzelf bruikbaar Zo is de loose bulk density te gebruiken als benadering voor de benodigde opslagruimte in kleine silos en bigbags de tapped bulked density indien bij het vullen van pakken en zakken trillingen worden toegepast De angle of repose geeft een maat voor het talud dat in silos of bij storthopen wordt gevormd Het is daarnaast een zeer ruwe benadering voor de inwendige wrijving van het materiaal Onafhankelijk Door de firma Hosokawa Micron is in de loop der tijd een tester ontwikkeld zie figuur 3 waarmee de hiervoor beschreven metingen volgens Carr gecontroleerd kunnen worden uitgevoerd Door toepassing van meer geautomatiseerde meet en rekenmethodes en geavanceerde fototech berekening van de compressibility Deze wordt berekend uit de loose bulk density L en de tapped bulk density P volgens de formule C 100 P L P meting van de cohesion De cohesie wordt niet bij elk materiaal gemeten Hiervoor is een keuzetabel opgesteld die aangeeft of het zinnig is de cohesie te meten De cohesie wordt berekend uit de hoeveelheid materiaal die op een drietal voorgeschreven zeven achterblijft meting van de uniformity De uniformiteit wordt bepaald indien de cohesie niet kan worden gemeten dus bij wat grotere nietcohesieve materialen De uniformiteit wordt berekend uit U d60 d 10 waarbij de deeltjesgroottes d 60 en d 10 via zeefanalyse worden bepaald meting van de angle of spatula Hierbij bevindt zich een horizontale strip in een met materiaal gevulde bak Deze strip wordt langzaam uit het materiaal getild waarbij een bergje materiaal op de strip blijft liggen De hellingshoek van dit materiaal wordt gemeten 952 1 Vervolgens wordt een gecontroleerde impulsschok aan de strip gegeven waarna weer de hellingshoek wordt gemeten 952 2 Het gemiddelde van 952 1 en 952 2 is de angle of spatula 952 meting van de dispersibility Hierbij valt 10 gram van het testmateriaal van een vaste hoogte via een valbuis op een horlogeglas en wordt de hoeveelheid die op het glas blijft liggen gemeten De dispersibiliteit volgt uit D 10 gr hoeveelheid op glas 10 teitscontrole Daarnaast is het bij dit type metingen ook mogelijk de invloed van de tijd vochtgehalte enof de temperatuur op de sterkte van het stortgoed na te gaan Carrindexen In de zeventiger jaren is door Carr een aantal vrij simpele tests gecombineerd op basis waarvan het stromingsgedrag van het materiaal kon worden gekwantificeerd De tests zijn geschikt voor vrij stromende of licht cohesieve materialen Het gaat in deze om een achttal metingen en twee hierop uitgevoerde berekeningen De uit te voeren tests omvatten meting van de angle of repose Hierbij wordt het materiaal uit een trechter op een horizontale plaat gestort en wordt de helling van de gevormde materiaalhoop gemeten meting van de angle of fall De storthoop uit de vorige test wordt aan nauwkeurig opgelegde impulsschok onderworpen De dan gevormde taludhoek wordt gemeten berekening van de angle of difference Deze hoek is het verschil tussen de angle of repose en de angle of fall meting van de loose bulk density Hierbij wordt een maatbeker gevuld via een trillende trechter of goot en het teveel aan materiaal wordt afgeschraapt gelijk met de bovenkant van de beker Uit het vulgewicht en het bekende bekervolume wordt de dichtheid berekend De meting wordt een aantal keren herhaald en het resultaat wordt gemiddeld meting van de tapped of packed bulk density Hierbij wordt een identieke maatbeker gebruikt maar nu met een extra opzetstuk Dit geheel wordt weer gevuld en vervolgens een aantal malen over een vaste hoogte opgetild en weer laten vallen Wanneer geen verandering in het nivo meer optreedt wordt het opzetstuk eraf gehaald afgeschraapt en het vulgewicht gemeten en de dichtheid berekend klein zijn tov de uitwendige belasting Een in Porsgrun Noorwegen ontwikkelde tester maakt gebruik van een gesmeerd rubber membraan om de wrijving tussen mal en monster zo klein mogelijk te houden zie figuur 1 Het monster wordt hier eerst verticaal verstevigd door een belasting 963 1 die via een bovenzuiger wordt aangebracht Daarna worden mal en rubbermembraan voorzichtig omhoog getrokken zodat een vrijstaande kolom ontstaat Deze wordt vervolgens belast tot bezwijken optreedt De uit de bezwijklast volgende waarde van de ongesteunde druksterkte 963 p is afhankelijk van de opgelegde verstevigingsspanning 963 1 Tijdens het bezwijken van de vrije kolom treden afschuifvlakken in het materiaal op in richtingen die een hoek van 45 0 966 2 met de horizontaal maken waarbij 966 de inwendige wrijvingshoek van het materiaal is In sommige gevallen is dit duidelijk aan een bezweken kolom te zien Zie hiervoor figuur 2 waar een vrijstaande kolom is bezweken van een vrijstromend materiaal dat na enige tijd te zijn belast toch een eigen sterkte bleek op te bouwen Vrije kolomtest De uit de verschillende vrije kolomproeven te meten combinaties van verstevigingsspanning 963 1 en vrije druksterkte 963 p leveren in principe ook een soort flowfunctie van het materiaal op zoals ook bij de uitgebreide shearcellmetingen wordt gevonden Vergelijking van de resultaten heeft echter aangetoond dat de resultaten uit de vrije kolomtests meestal lager uitkomen Dit wordt veroorzaakt doordat de versteviging van het materiaal bij een vrije kolomtest alleen plaatsvindt door een verticale belasting terwijl bij sheartests de versteviging plaatsvindt in een zogenaamde steady state bezwijkconditie Dit laatste komt beter overeen met de situatie in een silo en leidt meestal tot een grotere sterkte van het materiaal De gegevens uit een vrije kolomtest zijn dus op zich niet bruikbaar voor het ontwerpen van opslagapparatuur Zij zijn daarentegen wel geschikt voor het vergelijken van materialen of als kwaliDeze sterkte wordt meestal van een gemeten bezwijklijn afgeleid maar kan in feite ook rechtstreeks worden gemeten via een vrije kolomtest Het principe van deze test is erg eenvoudig Er wordt meestal in een steunmal onder een zekere verticale druk een kolom materiaal gemaakt Daarna worden de druk en de mal weggenomen zodat een vrijstaande kolom ontstaat die dan weer verticaal wordt belast tot hij bezwijkt De spanning waarbij dit bezwijken optreedt geeft de waarde van 963 p In de praktijk zijn in de loop der tijd diverse apparaten ontwikkeld die in meerdere of mindere mate tot een redelijk resultaat kunnen leiden De simpelste methode is het gebruik van een cilindervormige mal waarin het stortgoed onder een verticale druk wordt verstevigd De hoogte H van de mal is meestal 25 Y 3 maal de diameter D Een groot nadeel van deze methode is dat door de wrijving tussen stortgoed en mal de verticale druk dieper in het monster veel lager is dan bovenin zodat geen homogeen verstevigd monster wordt verkregen Dit kan ten dele worden voorkomen door de kolom in laagjes op te bouwen en steeds elk laagje voor te belasten Een probleem hierbij is dat de hechting tussen de afzonderlijke laagjes de sterkte van de kolom kan beinvloeden Een andere mogelijkheid is de steunmal zwevend te maken Hierbij steunt de mal niet op een vaste ondergrond maar hangt via de wandwrijving aan het stortgoed Het gewicht van de mal dient hierbij zo klein mogelijk te worden gehouden Het drukverschil over de kolom is dan maximaal het gewicht van de mal en het eigen kolomgewicht en zal g piston bottemplate A 45 F2 dis flexible membrane Sl Elu Sp sample A Figuur 2 Voorbeeld van een echte vrij kolom test met A de opgebouwde kolom en B de bezweken kolom A B Meten is weten maar weet wat je meet nieken zijn de meetresultaten in grote mate onafhankelijk van het meetpersoneel en beter reproduceerbaar geworden Evenals bij Carr moeten de metingen leiden tot indexen die een relatieve maat aangeven voor de flowability hoe makkelijk stroomt een product en de floodability hoe gevoelig is het product voor het optreden van instabiel vloeistofachtig oncontroleerbaar stroomgedrag Zo kan op basis van de flowabilityindex en ervaring worden voorspeld in hoeverre stroombevorderende hulpmiddelen in een silo nodig zullen zijn De poedertester biedt de mogelijkheid om alle bovengenoemde metingen uit te voeren en bepaalt via ingebouwde software zelf de uiteindelijke indices voor flowability en floodability Volledige karakterisering van een monster vergt ca 05 tot 1 kg materiaal en duurt ca 30 tot 45 minuten Het gebruik van deze apparatuur is met name nuttig bij kwaliteitscontrole RDactiviteiten en in het geval van troubleshooting Overige gestandaardiseerde testmethodes In de laatste decennia is door de ASTM American Society for Testing Materials een aantal meetmethoden als norm opgenomen Naast zeer uitgebreide meetvoorschriften voor de tests worden hierin ook de te gebruiken apparatuur en mogelijke toepassingen beschreven Het betreft hier de Carrtests en de loose en tapped bulk density Verder wordt een test beschreven voor het verband tussen druk en dichtheid van materialen Hierbij wordt een ronde meetcel gebruikt diameter D 3x Hoogte die gevuld wordt met het testmateriaal Het monster wordt via een deksel en een gewichtsjuk belast met een toenemende belasting Via een opnemer wordt de verplaatsing van het deksel en dus de verandering van het volume gevolgd Uit het volume en de te wegen vulmassa wordt de dichtheid als functie van de opgelegde druk berekend Een voorstelling van dit type meting geeft figuur 4 Complex In dit en het vorige artikel is een aantal vaak gebruikte meetmethoden beschreven waarmee eigenschappen van een stortgoed kunnen worden gemeten Naast de hier beschreven tests zijn er nog vele andere ontwikkeld die echter in het beperkte kader van dit artikel niet aan de orde kunnen komen Door veel onderzoekers wordt eigenlijk nog vaak gezocht naar een simpele test waarmee in een keer alle relevante eigenschappen kunnen worden gemeten Dit zal ons inziens echter altijd wel een fictie blijven Het gedrag van stortgoed is nu eenmaal zeer complex en afhankelijk van zoveel parameters dat een simpele test nooit meer dan een klein deel van de waarheid prijs zal geven Het is dus zaak om in een gegeven situatie die test te kiezen die de omstandigheden van het probleem zo goed mogelijk benadert en de hiermee te bepalen gegevens in de praktijk toe te passen Het kan hierbij niet genoeg worden benadrukt dat het materiaal waaraan wordt gemeten ook werkelijk overeen moet komen met het materiaal in de praktijk zowel in vorm en afmetingen als qua vochtgehalte en temperatuur Het meten aan een monster dat chemisch misschien wel identiek is maar fysisch hiervan afwijkt heeft uiteraard geen enkele zin Ten slotte dient nog te worden opgemerkt dat alle hier behandelde testmethoden te maken hebben met situaties waarbij geen al te hoge transportsnelheden optreden en het materiaal voldoende tijd krijgt om eventuele ingesloten lucht te laten ontwijken Indien dit niet het geval is kunnen grote wijzigingen van het stromingsgedrag optreden Hierop zal in een toekomstig artikel nader worden ingegaann Figuur 4 Voorbeeld van apparatuur voor het meten van het verband tussen belasting en dichtheid 58 Solids Processing Nr 6 december 2008 Opslag meetklokhouder meetklok cell deksel monster gewichten h belastingjuk Figuur 3 De Hosokawa Micron poedertester voor het uitvoeren van de Carrtests
PROCES MEDIA
Solids Processing Fluids Processing MB Maintenance SchuettgutPortal
Ontvang onze nieuwsbrief
Nieuwsbrief archief
Volg ons
Linked
MAGAZINE
Abonneren
Service en contact
ContactDisclaimerPrivacyAdverteren